Встраиваемые системыНовости   Мезонинные модули FMC Perfectron для пос...  
31 октября 2018

Мезонинные модули FMC Perfectron для построения высокопроизводительных систем обработки сигналов

Компания Perfectron выпустила мезонинные модули FMC, которые помогут решить извечную проблему разработчиков встраиваемых систем, связанную с разнообразием технических требований к организации внешнего интерфейса ввода-вывода. Новинка будет востребована в системах связи, радиолокации, гидроакустики, обработки и распознавания речи, лабораторном оборудовании, системах автоматизации промышленного оборудования, системах медицинской диагностики и других сферах.

Одна из самых заметных проблем, с которыми сталкиваются разработчики встраиваемых систем, — это разнообразие технических требований к организации внешнего интерфейса ввода-вывода. Будь то Ethernet с оптическим или «медным» физическим уровнем передачи данных, аналоговый интерфейс или гигабитный последовательный интерфейс, разработчикам системы требуется набор средств для создания необходимого сочетания интерфейсов в вычислительной системе.

Решить данную проблему можно с помощью «двухкомпонентной системы», состоящей из платы-носителя с блоком обработки и мезонинного модуля, который служит 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 распространенными 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) подтвердило правильность подхода, разделяющего компоненты встраиваемой вычислительной системы на устройства ввода-вывода и устройства математической обработки и эволюционным путем привело к стандартизации модулей ввода-вывода. В 2008 году был финализирован кроссплатформенный 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 он и делает стандарт модулей FMC, в отличие от PMC, XMC, по-настоящему кроссплатформенным и применимым на базе любых несущих плат.

Мезонинные модули FMC имеют форм-фактор с габаритными характеристиками одинарного (69 x 76,5 мм) либо сдвоенного (139 x 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 (разъемные 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 дает возможность существенно упростить процесс проектирования встраиваемых систем.

Преимущества модулей FMC Perfectron

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 схеме 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 сокращает расходы на комплектующие изделия для готового продукта.

Область применения мезонинных модулей FMC чрезвычайно широка и включает авионику, системы связи, радиолокации, гидроакустики, обработки и распознавания речи, лабораторное оборудование, цифровое радио и телевидение и пр. Для построения данных систем Perfectron предлагает следующие FMC-мезонины и несущие модули на базе ПЛИС: Мезонинные модули FMC - Продукция Perfectron.

FPU1500 — модуль реконфигурируемый вычислительный на базе ПЛИС Artix-7 предназначен для построения высокопроизводительных бортовых систем сбора и цифровой обработки сигналов, в том числе в режиме реального времени в стандартном исполнении OpenVPX 3U ANSI/VITA 46.

Вычислительным ядром FPU1500 является FPGA Artix-7 с 1 ГБ ОЗУ DDR3. Для ввода сигналов в систему предусмотрена возможность установки мезонинных модулей FMC различного функционального назначения, совместимых со спецификацией ANSI/VITA 57.1.

MIC1801 — двухканальный мезонинный Ethernet- модуль стандарта FMC, шестипортовый Ethernet коммутатор.

Два порта интерфейса физического уровня Ethernet 1000Base-T/100Base-TX/10Base-T выведены на переднюю панель с использованием разъемных соединтелей RJ45. Четыре порта (один GMII и три GMII) выведены на разъемный соединитель FMC. Кроме указанных портов обмена информацией, мезонин предоставляет возможность двунаправленного ввода-вывода до 32 сигналов стандарта CMOS.

MIC1811четырехканальный мезонинный модуль АЦП стандарта FMC разрядностью 10 бит и максимальной частотой дискретизации 5 ГВыб/с.

Имеет четырехканальный АЦП, работающий в трех различных конфигурациях:

  • одноканальном режиме с максимальной частотой дискретизации до 5000 МГц;
  • двухканальном режиме с максимальной частотой дискретизации 2500 МГц;
  • четырехканальном режиме с максимальной частотой дискретизации 1250 МГц.

В качестве опорного тактового сигнала, может быть использован сигнал, как с внешнего источника, так и внутренний сигнал с несущей платы. Схема синхронизации с внешним опорным сигналом позволяет организовать совместную когерентную обработку сигналов несколькими модулями.

MIC1812 — 16-канальный мезонинный модуль АЦП стандарта FMC разрядностью 14 бит и максимальной частотой дискретизации 125 МВыб/с.

Имеет 16 14-битных каналов аналого-цифрового преобразования  с частотой дискретизации до 125 МГц.

В качестве опорного тактового сигнала, может быть использован сигнал как с внешнего источника, так и внутренний сигнал с несущей платы. Возможность выдачи тактового сигнала на внешний разъём позволяет поддержать каскадное включение нескольких плат для когерентного аналого-цифрового преобразования.

 

MIC1821 — двухканальный мезонинный модуль ЦАП стандарта FMC разрядностью 14 бит и максимальной частотой дискретизации 2.5 ГВыб/с.

Имеет два 14-битных ЦАП с частотой дискретизации до 2500 МГц.

В качестве опорного тактового сигнала, может быть использован сигнал как с внешнего источника, так и внутренний сигнал с несущего модуля. Возможность вывода тактового сигнала на внешний разъем позволяет поддержать каскадное включение нескольких плат для когерентного цифро-аналогового преобразования.

MIC1822 — одноканальный мезонинный модуль ЦАП стандарта FMC разрядностью 12 бит и максимальной частотой дискретизации 3 ГВыб/с.

Содержит 12-битный цифро-аналоговый преобразователь (далее ЦАП) с частотой дискретизации до 3000 МГц.

В качестве опорного тактового сигнала, может быть использован сигнал как с внешнего источника, так и внутренний опорный сигнал с несущей платы. Возможность вывода тактового сигнала на внешний разъем позволяет поддержать каскадное включение нескольких плат для когерентного цифро-аналогового преобразования и синхронизацию работы с другими модулями (например, MIC1811).

 

MIC1831 — четырехканальный мезонинный модуль трансивера стандарта FMC разрядностью 12 бит, максимальной полосой сигнала 56 МГц и промежуточной частотой до 6 ГГц.

Имеет две двухканальные микросхемы трансиверов с максимальной частотой дискретизации входных/выходных данных до 122.8 МГц. Ширина полосы спектра частот входных/выходных сигналов составляет 200 кГц–56МГц.

В качестве опорного тактового сигнала используется сигнал с несущей платы. Опорная частота для работы блока смесителей в трансиверах может быть сформирована на внутренней ФАПЧ трансиверов из опорного тактового сигнала с несущей платы или заведена с внешнего разъемного соединителя.

MIC1832 —  четырех- и двухканальный модуль АЦП/ЦАП стандарта FMC с интерфейсом JESD204B.

Имеет две микросхемы ЦАП с максимальной частотой дискретизации 2800 МГц и две микросхемы АЦП c максимальной частотой дискретизации, соответственно, 1250 МГц. Данная конфигурация позволяет реализовать четыре  независимых канала цифро-аналогового преобразования и четыре независимых канала аналого-цифрового преобразования.

В качестве опорного тактового сигнала используется сигнал с несущей платы. Для ввода/вывода аналоговых сигналов на плате модуля установлены разъемы SSMC (AEP 7110-1511- 000).



Perfectron

Компания Perfectron производит промышленные одноплатные компьютеры, в форматах PC/104, StackPC, 3.5", EPIC, EBX; компьютерные модули; материнские платы

Изделия Perfectron специально разработаных для эксплуатации в суровых условиях окружающей среды: в расширенном температурном диапазоне, при повыщенных ударных и выбрационных нагрузках.

На территории России и стран СНГ приобрести продукцию Perfectron вы можете у официального дистрибьютора — компании ПРОСОФТ, — а также ее региональных дилеров.