Гл5_07 (1031652), страница 8
Текст из файла (страница 8)
5.21личными комплектующимии предоставляет разработчику широкие возможности выбора, начиная от готовых рабочих станций и заканчиваяотдельными элементами конструктива.Встроенные промышленные компьютеры или контроллеры предназначены длявстраивания системы управления непосредственно внутрь объекта. Их платы вычислительного ядра и устройства связи с объектом имеют малые габариты и компонуются либовнутри компактного каркаса, как, например, платы форм-фактора microPC, либо вообщемогут не иметь собственного конструктива и монтируются непосредственно друг с другом, как, например, платы форм-факторов PC/104, PC/104 PLUS, PCI-104.
Их взаимнаякомпоновка будет рассмотрена далее при изучении форм-факторов.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru24СОМ-контроллеры (Computer On Module) также применяют для создания встроенного конструктива. В них собственно вычислительное ядро выполнено на компактнойплате размером менее визитной карточки и снабжено специальным разъемом.
Конструктив образуют печатная плата с размещенным на ней специальным модулем УСО и закрепленный в разъеме этой платы модуль СОМ. Здесь основной задачей является разработкаспециальной платы УСО. Применение подобного конструктива может быть оправдано серией хотя бы более десяти экземпляров. Это не универсальный, а скорее специальный илиспециализированный контроллер. Хотя основным предметом этой главы является комплектация промышленных компьютеров из готовых покупных плат, кратко рассмотримтиповые стандарты СОМ.Стандарт DIMM-PC В 1998 году компания Kontron Embedded Modules для разработки нестандартных встраиваемых решений разработала стандарт DIMM-PC. 144-pinDIMM-разъём, используемый для плат памяти. Процессорные модули DIMM-PC включают в себя полный набор периферийных интерфейсов, расположенный на плате размером меньше, чем визитная карточка (40 мм x68 мм).
На рис. 5.22. показан компьютер этого формата, выполненный на базе процессораАМD 386SX33 МГц, содержащий 2 Мб динамической памяти, напаянный на платуфлеш-диск, емкостью 1.9 МБ с предустановленной DR-DOS, стандартные интерфейсыРис. 5. 22.жесткого и гибкого дисков IDE и FD, два последовательных порта уровня TTL, параллельный порт LPT, интерфейс клавиатуры, сторожевой таймер, последовательная шина I2C. Мощность 1.5 Вт. Размеры: 68 x 40 ммСтандарт ЕТХ (Embedded Technology eXtended) разработан для СОМконтроллеров повышенной вычислительной мощности (рис. 5.22).
Стандарт ЕТХ (Embedded Technology eXtended) был разработан компанией Kontron Embedded Modules. Размерыплаты 95x114 мм схожи с размерами форм-фактора PC-104, но крепится плата с помощьючетырех стовыводных SMD-разъёмов. Все PC-интерфейсы, ISA-, PCI-шины и питаниепередают от модуля к материнской плате черезних. Разъёмы находятся с нижней стороныETX-модуля и обеспечивают надёжное механическое и электрическое соединение с материнской платой напрямую, т.к.
в соединениене используется ни одного кабеля.На модуле расположены все традиционные интерфейсы: графика, звук, сетевойадаптер и т.д. Дополнительные специализированные интерфейсы могут быть разработанына материнской плате.Охлаждается ETX-модуль при помощиметаллической пластины "heat spreader" (распространитель тепла), располагающейся повсей поверхности платы. При проектированииРис.
5. 22желательно установить плату так, что бы распространитель тепла касался корпуса проектируемого изделия. Таким образом, система, построенная на базе Intel® Pentium® III 700 МГц, может работать без активного охлаждения.В стандарте X-board для СОМ-контроллеров применяется 200-контактное SODIMM-гнездо. Размеры платы 68x49 мм. Модуль формата X-board на базе Geode SC1200 стактовой частотой в 266МГц показан на рис.
5. 23. На модуле напаяна схема динамическоРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru25го ОЗУ емкостью 32, 64 или 128Мб, звуковой адаптер, IDE-совместимый флеш-дискемкостью до 128Мб. Имеется три порта USB,2 последовательных порта TTL-уровня, сетевой адаптер Ethernet 10/100, EIDE-интерфейсжесткого диска. Видеоподсистема поддерживает 4 МБ видеопамяти, ЭЛТ или жидкокристаллический монитор с разрешением до1240х1024 пикселей, имеется видеовыходTV сигнала. Потребляемая мощность составляет 3-4 Вт.Сейчас на рынке присутствуют и другие форм-факторы СОМ-контроллеров РС,но, как уже говорилось ранее, их применениеРис.
5. 23требует разработки специальной платы УСО.Это оправдано, когда мы имеем дело с партией продукции, мы же стараемся сосредоточиться на оборудовании электронных технологий, когда техпроцесс уникален и без ЭВМ в контуре управления реализован быть неможет, но серийность выпуска технологических машин невелика.Для нашего случая наиболее подходит конструктив для монтажа в 19'' стойку, либовстраиваемые одноплатные компьютеры и УСО из набора готовых плат. Далее мы будемрассматривать форм-факторы и связанные с ними шины, рациональные для применения воборудовании электронных технологий.Б.
Форм-факторы и шины промышленных компьютеровВ каждом из рассмотренных ранее конструктивов возможно применение различныхшин в качестве системной шины контроллеры. Даже одинаковые по протоколу шины, могут иметь различное конструктивное исполнение и могут обслуживать платы вычислительного ядра, УСО и другие адаптеры только определенного форм-фактора.Форм-фактор «Классическая ISA». Это исторически первый форм-фактор промышленного компьютера.
Мне трудно сейчас сказать, насколько позже серийных РС ХТ иРС АТ появился первый вариант промышленного компьютера с классической сейчаскомпоновкой, когда весь набор плат (вычислительное ядро и платы УСО) объединен пассивной объединительной панелью ссистемной шиной. И вполне естественно,этой шиной послужила ISA.
На шине могутрасполагаться платы полной и половиннойдлины, которые могут использовать 8-иразрядную часть разъема, либо весь разъем. В первом случае обмен по шине будетвосьмиразрядным, адресоваться будеттолько 1МБ основной памяти и испольРис. 5. 24зоваться только 8 линий прерываний и 4канала прямого доступа в память.На рис. 5. 24 показана процессорная плата форм-фактора «Классическая ISA» половинной длины. Такая плата может быть использована в типовых рабочих станциях (рис.5.19) и корпусах для самостоятельной комплектации (рис.
5.18, 5. 20). Выпускалась и пока продолжает выпускаться многими производителями, поддержана широким комплектомплат УСО. Оценим возможности процессорных плат этого форм-фактора на примере выпускаемых фирмой Advantech. Начнем с самой мощной из представленных.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru26Плата РСА-6774.
Оснащена процессором Pentium III с частотой 1.26 ГГц. Имеетодин разъем DIMM и может комплектоваться динамической памятью до 512 МБ. Видеоподсистема поддерживает ЭЛТ и TFT – мониторы с разрешением до 1280х1024 пикселей.Имеет разъем Compact-flesh. На плате размещены два EIDE – порта для накопителей наЖМД, порт для подключения накопителя на гибком диске, порты для мыши и клавиатуры, один обычный СОМ-порт для последовательного канала RS-232 и один универсальный, для подключения каналов RS-232/422/485, четыре порта USB и параллельный портLPT для принтера.
Плата имеет встроенный адаптер Ethernet 10/100. По заказу сетеваяподдержка может быть расширена, как по производительности, так и по числу каналов.Плата оснащена сторожевым таймером.Плата РСА-6770 – младшая в линейке этого форм-фактора уступает только в частоте процессора (до 850 ГГц). Есть в линейке платы с видеоускорителем AGP4x 2D/3D,аудиоконтроллером 97’АС.
Видно, что выбор весьма широк и плата вычислительного ядра может удовлетворять самым взыскательным требованиям.Пожалуй, основной недостаток этого форм-фактора – это необходимость в принудительной вентиляции. В персональных компьютерах она всегда есть и легкий шум вентиляторов ни кому не мешает. Но в условиях повышенной запыленности могут быть проблемы с заменой воздушных фильтров, которые придется поставить.
В чистых комнатахбудут нарушаться ламинарные потоки воздуха. В условиях тесной 19” стойки могут бытьпроблемы с отводом тепла, так как рядом не холодная энергоавтоматика.Платы половинного размера Advantech с процессорами AMD Geode и STPCElite/Consumer/Atlas поддерживают расширение по стандартной шине ISA и не требуютвентилятора, благодаря чему могут работать в необслуживаемом режиме. Наличие напаянной непосредственно на плату оперативной памяти и поддержка твердотельных носителей CompactFlash и DiskOnChip делают эти платформы экономичным и высоконадёжнымрешением для многих областей применения.
Платы РСА-674х являются естественной(более дешёвой и с гарантированной доступностью в ближайшие 3…5 лет!) заменой старым платам с процессорами Intel 386/486.Есть еще одна проблема, по которой при выборе форм-фактора нужно рассматривать и другие альтернативы. Это прогресс ради прогресса, навязываемый производителями процессоров. Я уже ранее упоминал, что фирма Intel перестала поддерживать шинуISA в своем чипсете для процессорных плат, поэтому никто не может гарантировать длительный выпуск плат этого форм-фактора.Форм-фактор «PICMG». Это, пожалуй, порождение того самого прогресса радипрогресса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
