мезонин что это модуль
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.
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».
Мезонин что это модуль
Все модули – интеллектуальные. Резидентные программы обеспечивают выполнение необходимых функций и взаимодействие с процессором в рамках фирменных протоколов. Обмен данными производится последовательно для всех модулей и занимает не более 0,35 мс для одного модуля. При пакетной передаче данных интерфейсными модулями дополнительная задержка составляет 0,022 мс на байт. Обмен ведется параллельно для групп модулей М1 и М2. Расстановка модулей – произвольная. Адрес определяется местом установки. Корректная работа с процессором индицируется миганием синего светодиода на модуле. Аппаратных средств настроек модули не имеют.
Исполнительная система фирмы 3S адаптирована для указанных особенностей работы СР6700 с процессорами СР6782, СР6786, СР6787 («Исполнительная система CSP-6782, CSP-6786, CSP-6787» СКБИ.426439.116 РЭ). Возможна визуализация из проекта с помощью пультов СР6920 и СР6921.
СР6710
Модуль задатчика дискретных входных сигналов
Описание
Модуль используется для имитации дискретных входных сигналов модулей СР6711, СР6712, СР6713 при отладке программ на макетах.
Задание состояния входов осуществляется расположенными на модуле кнопочными выключателями с фиксацией и цветными колпачками.
СР6711, СР6712, СР6713
Модули ввода дискретных сигналов
Описание
Модули принимают входные сигналы как постоянного, так и переменного тока.
Осуществляется фильтрация помех длительностью менее 20 мс.
СР6715
Модуль счётчика импульсов
Описание
СР6721, СР6722
Модули вывода дискретных сигналов
Описание
2 независимых канала
В каналах вывода установлены варисторы для защиты от перенапряжений. Симисторы с ZC (Zero Cross).
При отсутствии обращений к модулю в течение 200 мс опционально возможна установка выходов в определенное состояние.
В СР6722 реализована аппаратная блокировка одновременного включенного состояния каналов.
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
Мезонин: особенности постройки и идеи дизайна
Что такое мезонин
Мезонин — итало-французское архитектурное изобретение. Считается, что такие пристройки сооружали над самыми дешевыми квартирами на верхних этажах, расширяя те за счет комнаты под крышей. Со временем надстройка стала популярным архитектурным решением сначала в Европе, а после и по всему миру. В России пик популярности мезонина пришелся на середину ХIХ-го и начало ХХ века. Причем мезонины появлялись как в дворянских усадьбах, так и в купеческих домах и в крестьянских избах.
В советской России с идеями коллективного быта и коммунальным хозяйством было не до мезонинов. Однако сегодня они все чаще появляются в проектах частных домов.
В доме
Мезонин — это изолированная пристройка над средней частью дома, часто с балконом. Обычно ее размещают в центральной части так, чтобы она занимала около трети площади всего здания. Однако можно соорудить мезонин и над гаражом, тогда в надстройку будет вести отдельная лестница.
Мезонин — это полуэтаж, который возвышается над крышей. У него своя кровля и в целом такое сооружение можно добавить к уже построенному зданию, даже если сначала его не было в проекте. Популярное дизайнерское решение — мезонин с небольшим балконом.
В квартире
В квартирах с помощью мезонина можно создать дополнительный ярус для кровати, небольшой гардеробной, полок с книгами или рабочего стола. Дополнительное пространство отделяют перилами или особыми панелями.
Однако далеко не каждую квартиру можно расширить с помощью мезонина. Жилое помещение должно находиться на последнем этаже, а его потолки не могут быть ниже 5 м.
В складских помещениях
В промышленных складах также заботятся об экономии пространства. Здесь устанавливают мезонин на колоннах — многоярусный металлический стеллаж, который позволяет рационально использовать высоту помещения за счет дополнительных этажей.
Для чего нужен
Главное назначение мезонина сегодня, как и 200 лет назад, — расширить жилую площадь. При этом такая надстройка не считается дополнительным этажом. После завершения строительства не придется менять в документах ни этажность, ни ярусность дома.
Мезонин и мансарда
Мансарда — это последний этаж здания, обычно чердак, который используют как жилое или нежилое помещение. Как и мезонин, она является самостоятельным помещением, которое может играть роль отдельной комнаты или выполнять исключительно декоративную функцию. И там и там может быть балкон. Вот основные отличия этих сооружений:
Мезонин и флигель
Флигель — это пристройка с одной стороны дома, в отличие от мезонина — центральной надстройки. Флигель можно построить даже рядом с домом как второстепенное здание со всеми коммуникациями.
Преимущества дома с мезонином
Появляется дополнительное пространство для еще одной комнаты. Мезонин можно использовать как детскую, террасу, антресоль или даже бильярдную.
Недостатки дома с надстройкой
Как оформить комнату в мезонине
Спальня
Герой чеховского «Дома с мезонином» был влюблен в свою соседку. Ее спальня располагалась в мезонине, давшем название рассказу. Однако персонажей разлучили раньше, чем читателям удалось узнать, как была оформлена комната. В наши дни спальню в мезонине стараются оформлять в светлых и спокойных тонах. Причем мебель и стены должны быть в одном стиле. Лучший материал для создания уютной атмосферы в спальне в мезонине — дерево.
Рабочий кабинет
Каждый, кто вышел на удаленку, оценит тихий мезонин. Рабочий стол с ноутбуком, пара книжных полок, диван или кресло — и все готово для мозгового штурма. Для рабочего кабинета хорошо подойдет минималистичный дизайн, чтобы ничто в комнате не отвлекало от размышлений.
Мастерская
В мезонине много света за счет больших окон, так что это помещение может стать прекрасным вариантом для мастерской. Например, можно поставить мольберт или гончарный круг со всем необходимым — и не беспокоиться, что кто-нибудь помешает творческому процессу. Главное, позаботиться о хорошем вечернем освещении.
Библиотека
Каждый библиофил мечтает об уютном уголке для своей коллекции, но в доме часто нет возможности выделить целую комнату для книг. Оформляя библиотеку в мезонине, отдавайте предпочтение светлым книжным стеллажам и придерживайтесь минимализма в дизайне, чтобы комната не производила впечатление захламленной.
Гостевая/Комната под сдачу
Часто мезонин сооружают как вспомогательную комнату, например, на случай приезда гостей. В таком случае вместо кровати лучше отдать предпочтение дивану, паре кресел и стеллажу с запасом настолок. Для оформления такой комнаты подойдут стили кантри или прованс.
Кроме того, комнату в надстройке можно сдавать в аренду. Этот вариант особенно хорош, если в мезонин ведет отдельная лестница. В полуэтаже легко оборудовать небольшую кухню, отдельный санузел, чтобы сделать быт жильцов максимально обособленным.
Детская
Детям нравятся необычные пространства и укромные помещения. Комната в мезонине может стать башней, неприступным фортом, палубой корабля или отсеком космического судна. Оформляя комнату, не забудьте позаботиться о безопасности: ограничителях на открывающиеся окна и, в зависимости от возраста ребенка, воротах перед лестницей.
Рекреационная комната
У всех разное представление об отдыхе. Один предпочтет партию в бильярд, второму больше по душе стол для покера или пинг-понга, третий не отказался бы от домашнего кинотеатра, а четвертый мечтает о домашнем тренажерном зале. Мезонин подходит для любой из этих активностей. Однако важно учесть, что находится в нижней комнате. Возможно, имеет смысл подумать о дополнительной звукоизоляции.
Гардероб
В надстройке можно разместить не только книжные шкафы. С тем же успехом здесь можно сделать гардеробную, антресоли или кладовую. В таких помещениях важно продумать дизайн так, чтобы максимально использовать пространство, но при этом не превратить комнату в «гараж», где складируется все, что «пригодится потом».
Декоративное сооружение
Наконец, мезонин может стать декоративным элементом. Например, когда убирают пол между надстройкой и нижним этажом ради дополнительного освещения.
С какой бы целью ни возводился мезонин в доме, он станет его яркой архитектурной деталью.