Мезонинный модуль что такое
Мезонинная плата
Сегодня большинство разработчиков промышленных и телекоммуникационных компьютерных систем предпочитают использовать готовые платы. Но многие идут по пути собственных разработок, объясняя этот выбор двумя причинами: или нет платы с теми функциями, которые нужны, или такая плата есть, но на ней есть лишние функции, которые не нужны и поэтому её применение невыгодно. Действительно, несмотря на огромный парк готовых плат (ISA, PCI, VME, CompactPCI, PC/104, PC/104+,OpenVPX) иногда не удается подобрать необходимую конфигурацию. Использование мезонинных технологий позволяет решить эту проблему.
Основными международными мезонинными стандартами, применяемыми сегодня, являются:
* IndustryPack (стандарт VITA 4-1995)
* PMC (PCI Mezzanine Card) (стандарт IEEE 1386.1)
* PC-MIP (стандарт VITA-29).
* XMC (Switched Mezzanine Card)
FPGA Mezzanine Card (FMC)
AdvancedMCЭти стандарты поддерживаются и развиваются консорциумом производителей и пользователей мезонин-технологий GroupIPC или РТ Софт.
Связанные понятия
Небольшая печатная плата, на которой размещены микросхемы запоминающего устройства, обычно ОЗУ.
Не путайте с ECC памятью, хотя регистровые модули всегда используют ECC.Регистровая память (англ. Registered Memory, RDIMM, иногда buffered memory) — вид компьютерной оперативной памяти, модули которой содержат регистр между микросхемами памяти и системным контроллером памяти. Наличие регистров уменьшает электрическую нагрузку на контроллер и позволяет устанавливать больше модулей памяти в одном канале. Регистровая память является более дорогой из-за меньшего объема производства и наличия дополнительных.
Разъём центрального процессора — гнездовой или щелевой разъём (гнездо) в материнской плате, предназначенный для установки в него центрального процессора. Использование разъёма вместо непосредственного припаивания процессора на материнской плате упрощает замену процессора для модернизации или ремонта компьютера, а также значительно снижает стоимость материнской платы.
Многопользовательское, мультерминальное или терминальное решение позволяет организовать на базе одного компьютера несколько независимых мест — терминалов — с возможностью одновременной работы.
В области телекоммуникаций и информатике параллельным соединением называют метод передачи нескольких сигналов с данными одновременно по нескольким параллельным каналам. Это принципиально отличается от последовательного соединения; это различие относится к одной из основных характеристик коммуникационного соединения.
О типе данных в БД см. BLOB.Блоб (от англ. binary linked object — объект двоичной компоновки) — объектный файл без публично доступных исходных кодов, загружаемый в ядро операционной системы. Обычно этот термин применяется только по отношению к модулям, загружаемым в ядро свободной или открытой операционной системы; термин редко применяется по отношению к коду, выполняющемуся не в режиме ядра, например, код BIOS, микропрограммный код устройств, программы, выполняющиеся в пользовательском режиме.
В программировании, ассемблерной вставкой называют возможность компилятора встраивать низкоуровневый код, написанный на ассемблере, в программу, написанную на языке высокого уровня, например, Си или Ada. Использование ассемблерных вставок может преследовать следующие цели.
Ultra-Mobile PC (UMPC), ранее известная под кодовым именем Origami Project — спецификация на мобильные компьютеры небольшого размера. Разрабатывалась компаниями Microsoft, Intel, Samsung и рядом других участников. Проект и прототипы устройств были впервые представлены в начале марта 2006 года на CeBIT.
Управляемые услуги (англ. managed services) — практика передачи постоянных видов деятельности менеджмента за пределы организации. Термин является близким по значению к слову «аутсорсинг».
Мезонинные модули стандарта FMC для построения высокопроизводительных систем обработки сигналов
Одна из самых заметных проблем, с которыми сталкиваются разработчики встроенных систем, — это разнообразие технических требований к организации внешнего интерфейса ввода-вывода. Независимо от того, будь то Ethernet с оптическим или «медным» физическим уровнем передачи данных, аналоговый интерфейс или гигабитный последовательный интерфейс, разработчикам системы требуется набор средств для эффективного создания необходимого сочетания интерфейсов в вычислительной системе.
Мезонинный модуль стандарта FMC
Одним из способов решения данной проблемы является использование «двухкомпонентной системы» состоящей из платы носителя с блоком обработки и мезонинного модуля, служащего для организации ввода/вывода сигналов.
Данный подход хорошо стандартизован и включает несколько форм-факторов мезонинных модулей, таких как PMC и XMC и специализированных исполнений носителей, наиболее распространёнными из которых являются модули форм-фактора VME, VPX, CompactPCI, AdvancedTCA, MicroTCA, PCI, PXI. Взаимодействие между несущей платой и мезонинными модулями PMC и XMC основано на шинах PCI и PCI-Express соответственно.
Широкое распространение технологии FPGA (Field-Programmable Gate Array), только подтвердило правильность подхода, разделяющего компоненты встраиваемой вычислительной системы на устройства ввода-вывода и устройства математической обработки и, эволюционно, привело к стандартизации модулей ввода/вывода. В 2008 году был финализирован кросс-платформенный стандарт ANSI/VITA 57.1 FPGA Mezzanine Card (FMC). Этот стандарт определяет конструкцию модуля и физический интерфейс модуля с несущей платой (тип разъёмного соединителя, набор сигналов, их физические характеристики и расположение на контактах соединителя). Протокол взаимодействия модуля с несущей платой стандартом не ограничен ввиду многообразия возможных типов интерфейсов ввода/вывода. Именно и делает стандарт модулей FMC, в отличие от PMC, XMC, по настоящему кросс-платформенным и применимым на базе любых несущих платах.
Мезонинные модули FMC имеют форм-фактор с габаритными размерами одинарного (69×76,5 мм), либо сдвоенного (139×76,5 мм) размера. Модули стыкуются в качестве мезонинов со специальными несущими платами обработки данных, содержащими программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Стандарт определяет два варианта разъема для стыковки несущего и мезонинного модулей FMC, а именно Low Pin Count (LPC) на 160 линий, либо High Pin Count (HPC) на 400 линий (разъёмные соединители pin-совместимы).
На мезонинных модулях FMC находятся устройства ввода-вывода и первичной обработки сигналов, такие как АЦП, ЦАП, DDC или интерфейсные приемопередатчики. Исключение промежуточных интерфейсных мостов позволяет максимизировать пропускную способность при передаче данных. Технология FMC позволяет существенно упростить процесс проектирования встраиваемых систем.
Преимущества модулей FMC:
Максимальная пропускная способность — индивидуальная скорость передачи данных до 10 Гбит/с, с общей пропускной способностью до 100 ГБ/с и более между мезонином и ПЛИС.
Минимальная латентность – благодаря исключению промежуточных интерфейсных мостов, что также обеспечивает детерминизм доставки данных.
Уменьшенная сложность проектирования — ввод-вывод подключается непосредственно к FPGA, поэтому опыт работы с такими стандартными протоколами, как PCI, PCI Express или Serial RapidIO, не требуется. Поддерживается возможность непосредственного соединения между микросхемами мезонина и ПЛИС несущего модуля, в том числе и через мультигигабитные трансиверы.
Минимальные системные затраты. Упрощение проектирования системы снижает затраты на IP-ядра, уменьшает время разработки и снижает расходы на комплектующие изделия для готового продукта.
Область применения мезонинных модулей FMC чрезвычайно широка и включает системы связи, радиолокации, гидроакустики, обработки и распознавания речи, лабораторное оборудование, системы автоматизации промышленного оборудования, системы медицинской диагностики, цифровое радио и телевидение и пр.
Производители модулей FMC
Отечественные: ЗАО «Скан Инжиниринг Телеком», «Инструментальные Системы» (ЗАО «ИнСис»), Fastwel.
Зарубежные: Abaco, Aldec, Curtiss-Wright, Extreme Engineering Solutions (X-ES), Mercury Systems, Faster Technology, Hitech global.
Мезонинные технологии сегодня и завтра
Немного истории
За последние годы значительно выросли возможности по интеграции конечной целевой системы. Если в середине 80-х для построения SCSI-интерфейса, например, приходилось конструировать полноформатную плату, то для сегодняшнего уровня микроэлектроники это и слишком дорого и даже неприлично. Когда нельзя реализовать подобную функцию на одном кристалле, то надо попытаться использовать хотя бы мезонинную плату. Промышленная электроника превратила случайное появление мезонинных «нашлепок» в технологию функционально законченных модулей, находящихся по своему уровню между обычными платами и отдельными радиоэлектронными элементами. Выделение нового уровня модульности опиралось, в первую очередь, на их стандартизацию, вначале, естественно, внутрифирменную.
Стандартизация мезонинов
Сейчас работа по стандартизации мезонинов обычно начинается в VITA (международной ассоциации VME/
Современный общеупотребительный мезонин
Маркетинговые преимущества применения мезонинов
Другие преимущества мезонинов
Помимо быстроты компоновки системы, мезонинные модули позволяют легко оптимизировать систему в отношении критериев стоимости, производительности, габаритов, функциональности, а также сделать ее более надежной и дешевой в эксплуатации. Хорошо известно, что в процессе эксплуатации систем управления «вылетают» обычно входные/выходные каналы. Если их расположить на мезонине, то в этом случае менять можно уже не всю плату, например VME или ISA, а всего лишь гораздо более дешевый мезонинный модуль, установленный на этих платах. И ЗИП можно формировать из мезонинных модулей, а не из полноформатных плат ввода/вывода стандартных интерфейсов.
Созданные по заказу промышленной электроники, такие стандартные мезонины сейчас широко применяются и в авиационно-космических приложениях, где они очень удобны для создания стендового оборудования и тренажеров, и в ядерной физике, скажем, в ЦЕРН.
Типы мезонинных технологий
Некоторые технические характеристики мезонинов
Программное обеспечение
Обычно, вместе с мезонинными платами продаются и драйверы для тех операционных систем, под управлением которых решаются задачи на основных платах-носителях. Это касается в основном стандартных операционных систем реального времени OS9, pSOS+, VMExec, VxWorks, LynxOS и др.
Продвижение технологии
За последние 4 года активность по разработке модулей IP резко возрасла. Можно сравнить каталоги фирм двухлетней давности и нынешние: номенклатура выросла в несколько раз. Чтобы успешнее продвигать эту технологию на рынок, наиболее активные западные компании создали международный консорциум. В него вошли пользователи, разработчики, производители аппаратуры и программного обеспечения. Кроме этой структуры, IP поддерживает и развивает рабочая группа в рамках международной организации VITA. Эта группа выпустила в текущем году первый номер американо-европейского журнала «Mezzanin».
Платы-носители для IP
Количество размещаемых IP
Номенклатура IP
ЦАП и АЦП. Это наиболее представленный в номенклатуре IP раздел. С числом каналов от 4 до 16, с разрядностью от 8 до 16. С гальванической развязкой и без. С временем преобразования от сотни миллисекунд до единиц микросекунд. С входами/выходами по току и напряжению.
Цифровой ввод/вывод. Также характеризуется множеством типов, различающихся по току, напряжению, выполненных с оптоизоляцией и без, с числом каналов от 8 до 48. С защитами и без, с различной дисциплиной генерации прерываний в основной хост.
Дисковые контроллеры. Поддерживают в основном SCSI и SCSI-2.
Графические модули. Это, как правило, SVGA-контроллеры с поддержкой стандартной клавиатуры и мыши. Поддерживают стандартные мониторы и различные плоские панели: LCD, EL, TFT и т. п. Например, когда контроллер MVME-162 необходимо дополнить графикой, можно установить графический IP, подсоединить желаемый монитор и запустить X Window или графический пакет реального времени MGR в среде одной из операционных систем реального времени.
Модули обработки изображения. Это платы, которые собирают информацию от различных сканирующих устройств, например, от видеокамеры.
Сигнальные процессоры. На IP используются, если надо повысить скорость выполнения вычислений с плавающей точкой. Выполняются на базе DSP TMS320Сx0, MC5600x и другие.
Контроллеры двигателей. Работают с двигателями постоянного и переменного тока, 2- и 3-координатными, с интеллектом и без, со встроенными функциями PID-управления.
Интерфейсы датчиков перемещения. Как правило, обслуживают известные, популярные модели датчиков. Используются, например, для управления большими телескопами.
Общепромышленный ввод/вывод. Объединяет платы, собирающие данные от устройств типа датчиков давления, силы, температуры и тому подобные. На одном IP размещается до 16 каналов с разрядностью 10-16 бит. К этому разделу относят и платы, выполняющие функции цифрового ввода/вывода, но не обычного, а с повышенными нагрузочными характеристиками. Например, 40 каналов, рассчитанных на ток силой до 1 ампера. Сюда же относят реализации интерфейса IEEE-488 (GPIB, КОП), I2C и другие.
Счетчики, таймеры. Различной разрядности, канальности и скорости работы. Применяются как времязадающие элементы системы, генераторы последовательностей, измерители длительности импульсов, измерители частоты, периода.
Новые веяния
Поделитесь материалом с коллегами и друзьями
Мезонинные модули FMC
Цифровые мезонинные модули
Аналоговые мезонинные модули (АЦП, ЦАП)
Название | Базовые компоненты | Особенности |
---|---|---|
FM216x100MRF new | 2x АЦП 16 бит | Частотный диапазон входных сигналов до 50 МГц |
FM214x3GDA new | 2x АЦП 14 бит до 3 GSPS 2x ЦАП 16 бит до 12,6 GSPS | Полоса АЦП до 6 ГГц Полоса ЦАП до 6 ГГц |
FM414x3G new | 4x АЦП 14 бит до 3 GSPS | Полоса АЦП до 6 ГГц |
FM814x600M | 8x АЦП 14 бит до 600 MSPS | Полоса АЦП от 0 до 1000 МГц |
FM112x2G6DA | 1x АЦП 12 бит до 2,6 GSPS +DDC 1x ЦАП 16 бит до 12 GSPS | Полоса АЦП от 10 МГц до 2,5 ГГц Полоса ЦАП от 10 МГц до 2,5 ГГц |
FM212x4GDA | 2x АЦП 12 бит до 4 GSPS +DDC 4x ЦАП 16 бит до 2,8 GSPS | Полоса АЦП от 5 МГц до 2 ГГц Полоса ЦАП до 400 МГц |
FM816x250M1 | 8x АЦП 16 бит до 250 MSPS | Полоса от 0,1 до 250 МГц |
FM214x1GTRF | 2x АЦП 14 бит до 1 GSPS 4x ЦАП 16 бит до 2,8 GSPS | Квадратурный модулятор и демодулятор Прием и формирование сигналов на частотах до 6 ГГц |
FM216x250MDA | 2x АЦП 16 бит 250 MSPS 2x ЦАП 16 бит 1 GSPS | Полоса АЦП от 2 до 250 МГц Квадратурный модулятор от 350 до 3000 МГц |
FM216x370MDA | 2x АЦП 16 бит до 370 MSPS 4x ЦАП 16 бит до 2,8 GSPS 4x DDC до 320 MSPS | Полоса АЦП от 0,5 до 250 МГц Шкала ±0,5 В |
FM416x125M | 4x АЦП 16 бит до 125 MSPS | Полоса от 0,1 до 130 МГц Шкалы от ±0,25 до ±0,7 В |
FM416x250M | 4x АЦП 16 бит 250 MSPS | Полоса от 0,1 до 250 МГц Шкала ±0,65 В |
FM814x250M | 8x АЦП 14 бит 250 MSPS | Полоса от 0 до 190 МГц Шкала ±0,5 В |
FM412x500M-01 | 4x АЦП 12 бит 500 MSPS | Полоса от 10 до 1800 МГц Шкала ±1,0 В |
FM412x500M-02 | 4x АЦП 14 бит 400 MSPS | Полоса от 10 до 1500 МГц Шкала ±1,0 В |
FM212x1G8 | 2x АЦП 12 бит 1,8 GSPS 1x АЦП 12 бит 3,6 GSPS | Полоса от 0 до 750 MHz Шкалы от 0,25 до 2,5 В |
FM212x1G8WB | 2x АЦП 12 бит 1,8 GSPS 1x АЦП 12 бит 3,6 GSPS | Полоса от 10 до 2000 МГц Шкала ±0,5 В |
FM416x500MD | 4x ЦАП 16 бит до 500 MSPS | Полоса ЦАП от 0 до 250 МГц |
FM416x1G5D | 4x ЦАП 16 бит 1,5 GSPS | Полоса до 400 МГц Квадратурный модулятор до 4 ГГц |
* производство при заинтересованности потребителей
Компания «Инструментальные Системы» приступила к производству модулей стандарта FMC в 2011 году, уже имея двадцатилетний опыт создания модульных конструкций по стандарту ADM. Мы разработали высокопроизводительные несущие модули FMC для построения аппаратуры различных систем (PCI Express, CompactPCI, CompactPCI Serial, VPX, VME, автономных) и мезонинные модули FMC широкого применения (АЦП, ЦАП, SDR, цифровых интерфейсов). В настоящий момент решения FMC являются основными в продуктовой линейке компании.
Мы отдаем предпочтение решениям, в которых несущие модули могли бы взаимодействовать c наибольшим числом мезонинных модулей как собственного производства, так и производства иных компаний. Именно поэтому при разработке нашей аппаратуры мы придерживаемся общепринятого стандарта FMC. Подробно о стандарте ANSI/VITA 57.1-2008 (R2010) FMC можно узнать из документации VITA Standards Organization (VSO).
Мезонинные модули FMC имеют форм-фактор с габаритами 69×76,5 мм, либо сдвоенного размера 139×76,5 мм. Согласно стандарту, они устанавливаются на несущие модули, содержащие ПЛИС. Стандарт определяет два варианта разъема для стыковки несущего и мезонинного модулей FMC, а именно: Low Pin Count (LPC) на 160 линий, либо High Pin Count (HPC) на 400 линий.
На мезонинных модулях FMC находятся устройства ввода-вывода и первичной обработки сигналов, такие как АЦП, ЦАП, DDC или интерфейсные приемопередатчики. При этом поддерживается возможность непосредственного соединения между микросхемами мезонинного модуля и ПЛИС несущего модуля, в том числе и через мультигигабитные трансиверы. Исключение промежуточных интерфейсных мостов увеличивает пропускную способность и снижает латентность передачи данных. Суммарная скорость обмена данными с ПЛИС может достигать 100 Гбит/с и более. FMC-решения по сравнению с модулями ADM обеспечивают на порядок большую скорость передачи данных.
Область применения мезонинных модулей FMC чрезвычайно широка и включает системы связи, радиолокации, гидроакустики, обработки и распознавания речи, лабораторного оборудования, промышленности, системы медицинской диагностики, цифрового радио и телевидения и др.
Мезонинная плата
: неверное или отсутствующее изображение
Мезонинная плата, мезонин — плата, вставляемая в основную плату (носитель) и располагающаяся параллельно плате-носителю. Носитель (ISA, PCI, VMEbus, CompactPCI) может иметь несколько слотов для размещения мезонин-модулей и, следовательно, допускает гибкую функциональную конфигурацию.
Сегодня большинство разработчиков промышленных и телекоммуникационных компьютерных систем предпочитают использовать готовые платы. Но многие идут по пути собственных разработок, объясняя этот выбор двумя причинами: или нет платы с теми функциями, которые нужны, или такая плата есть, но на ней есть лишние функции, которые не нужны и поэтому её применение невыгодно. Действительно, несмотря на огромный парк готовых плат (ISA, PCI, VME, CompactPCI, PC/104, PC/104+), иногда не удается подобрать необходимую конфигурацию. Использование мезонинных технологий позволяет решить эту проблему.
Основными международными мезонинными стандартами, применяемыми сегодня, являются:
Эти стандарты поддерживаются и развиваются консорциумом производителей и пользователей мезонин-технологий [www.groupipc.com GroupIPC] или [www.rtsoft.ru/products/Mezzanine/ РТ Софт].
IndustryPack
IndustryPack — мезонинная плата вставляемая в другие платы CompactPCI, VMEbus и т. п.
PC-MIP
PC-MIP — мезонинная плата на основе шины PCI или CompactPCI.
PMC (PCI Mezzanine Card) мезонинная плата на основе шины PCI или CompactPCI (стандарт IEEE 1386.1).
Очень часто на платах ПК-совместимых промышленных ПК находятся разьёмы шин PC/104, PC/104+ и StackPC, которые позволяют использовать платы одноимённого формата, в качестве мезонинных плат.
Это заготовка статьи о компьютерной технике. Вы можете помочь проекту, дополнив её. |