Бортовой процессор ввода-вывода

Иванов Александр Иванович

Основные характеристики бортового процессора ввода-вывода

Одной из последних работ, которыми руководил И.В. Прангишвили, было создание бортового процессора ввода-вывода.

Бортовой процессор ввода-вывода (БПВВ) относится к классу встраиваемых бортовых компьютеров отечественной разработки для необслуживаемых систем, ориентированных на сложные условия эксплуатации. Шифр изделия: БПВВ-ИПУ.

БПВВ-ИПУ характеризуется низким энергопотреблением, высокой надежностью, ударо- и вибростойкостью, возможностью работы в расширенном температурном диапазоне, невысокой стоимостью,  малыми габаритами.

Типовые области применения:

• распределённое управление и сбор данных;
• портативная измерительная техника;
• морской, воздушный, наземный транспорт;
• электроэнергетика;
• робототехника;
• телекоммуникации;
• непрерывный мониторинг.

Бортовой процессор ввода-вывода отечественной разработки построен на архитектурных принципах процессорно-независимого асимметричного мультипроцессинга и соответствует стандартам PC/104 и PC/104+  с использованием мезонинной технологии.

Техническая документация выполнена по ЕСКД.

Размер модуля - 96 мм х 91 мм.

По заказу возможно изготовление БПВВ в других архитектурных вариантах и конструктивах:

• CompaсtPCI-Express, 100 мм х 160мм.;
• EPIC-Express, 115 мм х 165 мм.

В комплект БПВВ-ИПУ входят базовый модуль-носитель и устанавливаемые на него два мезонина:

• вычислительный мезонин;
• мезонин ввода-вывода.

Мезонины представляют собой миниатюрные компьютеры, которые соединяются с модулем-носителем с помощью разъемов высокой плотности и винтовых креплений. Такая конструкция обеспечивает их сменяемость и опциональность.

Мезонинная технология упрощает следующие процессы:

• изготовление БПВВ широкого спектра применения;
• модернизацию;
• ремонт;
• программирование и отладку;
• выпуск конструкторской документации.

Эксплуатационные характеристики БПВВ-ИПУ представлены в таблице.

Базовый модуль-носитель

Базовый модуль-носитель выполняет функцию моста между мезонинами и внешними устройствами. В нем реализованы электронные схемы, обеспечивающие преобразование и трансляцию выходов мезонинов в стандартные и специализированные интерфейсы. Основными функциями этого модуля являются буферизация, преобразование протоколов, тиражирование портов для внешних устройств, согласование параметров сигналов и электропитания. На нем расположены также разъемы для подключения внешних периферийных устройств. Интерфейсы базового модуля-носителя можно разделить на 4 основные группы:

• системные интерфейсы PC/104 и PC/104+ для подключения широкой номенклатуры модулей данного форм-фактора;
• стандартные интерфейсы компьютера;
• сетевые интерфейсы (в том числе для подключения интеллектуальных измерительных и управляющих приборов);
• интерфейсы ввода-вывода с расширенными функциями связи с объектом управления

Основные характеристики представлены в таблице.

Мезонин вычислительный

Семейство вычислительных мезонинов включает в себя ряд взаимозаменяемых устройств на базе процессоров с различной архитектурой и производительностью. Доступны следующие процессорные платформы:

• x86 (AMD Geode LX800, Intel Atom);
• ARM (Intel XScale PXA270, Marvell XScale PXA300, Texas Instruments OMAP3530).

Данная номенклатура вычислительных мезонинов позволяет решать широкий спектр задач и обеспечивает совместимость БПВВ с существующими пользовательскими наработками в области программного обеспечения. Каждый мезонин также содержит распаянную оперативную память  16-1024 Мбайт (в зависимости от модели), флэш-накопитель до 4 Гбайт, последовательные интерфейсы, аудио-, видео- и сетевые контроллеры. Устройства отличаются низким энергопотреблением.

Основные характеристики мезонинов представлены в таблице

Мезонин ввода-вывода

Мезонин ввода-вывода базируется на программируемом микроконверторе с процессорным ядром i8052. В микроконвертор интегрированы преобразователи “аналог – цифра” и “цифра – аналог” (АЦП, ЦАП), таймеры и каналы дискретного ввода-вывода. Установка данного мезонина позволяет решать задачи ввода-вывода непосредственно в БПВВ без подключения дополнительных внешних устройств. Мезонин ввода-вывода имеет дифференциальные аналоговые входы и гальваническую развязку по питанию и каналу обмена данными с вычислительным мезонином. Имеется удобная система разработки и встроенные средства загрузки и отладки программ.

Основные характеристики мезонина ввода-вывода представлены в таблице.

Статья помещена в музей 17.06.2010 г.