Технология CompactPCI

Физические параметры и сравнительные характеристики

По всем электрическим параметрам шина СompactPCI полностью совместима со Спецификацией PCI. Это обеспечивает возможность использования в устройствах СompactPCI достаточно дешевых электронных компонентов, разработанных для шины PCI.

В качестве базового для СompactPCI выбран конструктив Евромеханика (Eurocard) международного стандарта МЭК-297-3 с двумя типоразмерами плат (модулей) высотой 3U (100 х 160 мм) и 6U (233 х 160 мм). Аналогичные конструктивы широко используются при построении устройств на основе других шин, например, VME. Причем вся механическая часть, включая 19" корпуса и шкафы, хорошо отработана и производится множеством фирм. Типоразмер 3U является тем минимумом, при котором обеспечивается возможность размещения полной 64-разрядной шины СompactPCI. Типоразмер 6U используется в тех случаях, когда необходима большая площадь платы для размещения электронных элементов и/или требуется использования дополнительных электрических разъемов.

Рисунок 1.
Размеры платы стандарта CompactPCI

Для устройств СompactPCI используются компактные герметизированные экранированные разъемы с шагом расположения контактов 2 мм. соответствующие международным стандартам IEC 917 и IEC 1076-4-101. Наличие у разъема внешнего металлического экрана и большого числа земляных контактов обеспечивает надежную защиту от электромагнитных и радио-помех. Разъемы располагаются на задней кромке модуля и имеют нумерацию от J1 до J5, начиная с нижнего разъма. В Спецификации СompactPCI определено местоположение всех этих разъемов, однако, разводка сигналов по контактам стандартизирована только для разъемов J1 и J2, занимаемых шиной СompactPCI. Разводка остальных разъемов (J3, J4 и J5) может быть произвольной. Соединитель CompactPCI определен как 5-рядное контактное поле по 47 позиций в каждом ряду, логически разделенное на две группы, соответствующие разъемам, на которых соединитель реализован на практике. На одном разъеме (J1) реализована 32-разряная шина PCI и ключ соединителя. Дополнительный разъем (J2) предназначен для 64-разрядной передачи данных, либо для выполнения операций ввода-вывода со стороны задней панели (rear panel I/O) на платах типоразмера 3U. Кроме того разъем J2 используется для передачи сигналов арбитража и синхронизации на периферийные платы системы. Для обеспечения возможности реализации функции "Hot-Swap" (замена модуля непосредственно в процессе работы системы без выключения питания) разъемы CompactPCI имеют группы контактов ступенчато коммутируемые по принципу "замыкание - разрыв". Разъемы с опцией "Rear pin" (наличие штыревых контактов на задней строне разъема) обеспечивают возможность подключения ответной части разъема (розетки) как с одной, так и другой стороны объединительной платы. Во избежание неправильной установки плат предприняты дополнительные меры, заключающиеся в применении кодовых ключей для режимов работы с сигналами уровнем 3,3 В или 5 В (контакты 12-14 разъема J1).

Рисунок 2.
Внешний вид платы стандарта CompactPCI

Передние панели стройств CompactPCI, обеспечивающие электромагнитную совместимость, аналогичны конструктивам Евромеханики и соответствуют стандартам IEEE 1101.1 или IEEE 1101.10. Ручки для установки/съема плат также соответствуют стандарту IEEE 1101.10. На платах 3U используется одна ручка, а на платах 6U - две ручки. На панелях-заглушках наличие ручек не требуется.

Рисунок 3.
Передняя панель платы стандарта CompactPCI

Система CompactPCI строится на основе одного или более сегментов шины CompactPCI. Каждый сегмент может включать в себя до восьми посадочных мест (слотов) для установки плат CompactPCI (работающих на частоте 33 МГц) с шагом между центрами плат 20,32 мм (0,8 дюйма). Каждый сегмент CompactPCI включает в себя один системный слот и до семи периферийных слотов. Плата, устанавливаемая в системный слот, обеспечивает выполнение функций арбитража, распределения тактовых импульсов и сброса для всех плат, входящих в данный сегмент. Системный слот отвечает за выполнение инициализации системы, управляя сигналами IDSEL каждой локальной платы. С физической точки зрения системный слот может располагаться в любом месте объединительной платы. Из соображений простоты в Спецификации CompactPCI предполагается такой сегмент шины, в котором системный слот расположен слева, если смотреть на объединительную панель спереди. В периферийных слотах могут устанавливаться простые платы, ведомые интеллектуальные устройства или устройства управления передачей данных по шине PCI.Сегменты шины не могут иметь более восьми слотов без использования одного или более PCI-мостов. Типовая объединительная панель CompactPCI, если смотреть на нее с лицевой стороны системного шасси, показана на рисунке 4.

Рисунок 4.
Типовая обединительная панель CompactPCI

Физические слоты на объединительной панели обозначаются 1, 2, 3 и так далее до N, где N - количество слотов. Например, слоты на восьмислотовой объединительной панели обозначаются цифрами от 1 до 8, а также символическими знаками совместимости. Нумерация слотов начинается с верхнего левого угла при виде на панель спереди. Номера логических слотов используются для определения конкретного выходного сигнала некоторого разъема на сегменте шины. Каждый слот может иметь один или более разъемов. Разъемы объединительной панели имеют обозначение от P1 до P5 в соответствии с местоположением разъемов на плате.
Ссылка на любой отдельно взятый разъем производится путем задания сначала номера логического слота (1...8), а затем через тире - обозначения конкретного разъема (P1...P5). Например, в 32-разрядной 3U системе разъем ввода-вывода со стороны задней панели в логическом слоте 5 имеет обозначение 5-P2. В 64-разрядной 6U системе разъем ввода-вывода со стороны задней панели в логическом слоте 1 имеет обозначение 1-P3.
В рамках отдельного сегмента шины CompactPCI все сигналы во всех слотах соединяются посредством шины, за исключением сигналов, предназначенных для конкретного слота: CLK, REQ# и GNT#. Каждый логический слот имеет свой уникальный сигнал IDSEL, соединенный с одним из старших сигналов ADxx и предназначенный для декодирования конфигурационной (plug and play) информации.
Во всех разъемах CompactPCI предусмотрены контакты для подачи напряжения питания +5В, +3,3В, +12В и -12В. Дополнительные контакты питания, имеющие обозначение “+V(I/O)”, обеспечивают питание для универсальных плат, которые используют сигналы управления буферами ввода-вывода с объединительной панели, и которые могут работать с напряжением питания +5В или +3,3В. На таких платах буферы ввода-вывода являющиеся компонентами PCI запитываются не от контактов питания “+5V” или “+3.3V”, а от контакта “V(I/O)”. При этом, контакты разъемов объединительной панели, имеющие обозначение “V(I/O)”, в системах, с питающим напряжением 5В, соединяются с источником питания +5В, а в системах, с питающим напряжением 3,3В - с источником питания +3,3В. Вместе с тем, в CompactPCI предусмотрена отдельная шина питания V(I/O) для подачи напряжения питания 5В или 3,3В.
Удачный компромис между высокой пропускной способностью шины CompactPCI, соответстующей быстродействию современных микропроцессоров, малыми размерами типовых плат и значительной устойчивостью конструкции к внешним воздействиям в сочетании с развитым программным обеспечением как системным, так и в части драйверов ввода-вывода, а также наличие дешевых электронных компонентов, предназначенных для шины PCI, создают реальную перспективу использования шины CompactPCI при создании промышленных компьютерных систем. Применение CompactPCI, за счет ее полной совместимости с архитектурой РС, позволяет разработчикам встраиваемых систем существенно сократить цикл создания готового изделия в условиях жесткой конкуренции на рынке компьютерных систем. Следует заметить, что использование специальных мостов PCI-PCI позволяет увеличить максимальное число плат расширения до 16 или 24 без существенного снижения производительности системы. Все вышеизложенное наглядно иллюстрирует причину постоянно растущей популярности стандарта CompactPCI не только для применения во встраиваемых системах, но и в телекоммуникационных приложениях, а также в тех областях, где требуется высокая пропускная способность шины и большое число плат расширения. Краткое сопоставление наиболее распространенных системных шин приведено в следующей таблице.

Таблица 2. Сравнительные характеристики системных шин

Тип шины | Базовая процессорная платформа | Площадь платы (кв. дюйм) | Макс. разрядность (бит) | Макс. скорость передачи данных (Мбайт / сек) | Поддержка многопроцес- сорного режима
ISA | Intel | 62 | 16 | 8 | -
PC/104 | Intel | 14 | 16 | 8 | -
PC/104-plus | Intel | 14 | 32 | 133 | +
STD32 | Intel | 26 | 32 | 32 | +
VME 3U | Motorola | 24 | 16 | 20 | +
VME 6U | Motorola | 57 | 32 / 64 | 40 / 96 | +
PCI | Intel | 62 | 32 / 64 | 133 / 266 | +
CompactPCI 3U | Intel | 24 | 32 / 64 | 133 / 266 | +
CompactPCI 6U | Intel | 57 | 32 / 64 | 133 / 266 | +

НАЗАД СОДЕРЖАНИЕ ВПЕРЕД