JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
söndag 17 november 2019 VECKA 46
Guidelines for contributing Technical Papers: download PDF

Med introduktionen av en GPL-licenserad FPGA-baserad PCIe-VME64x-brygga, garanterar MEN långsiktig tillgänglighet av VME-baserade lådor inte bara på Cern.

Ladda ner artikeln här (länk, pdf).
Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

MEN Mikro Elektronik var det företag som var berett att satsa tillsammans med Cern i konstruktionen, testandet och valideringen av en lämplig brygga från PCIe Gen 3 till VME 64. Företaget arbetade inte bara med Cern-teamet med validering och tester utan även med publiceringen i form av öppen källkod av den PCIe-till-VME-brygga som översätter läs- och skrivoperationerna i PCIe-adressutrymmet till transaktioner på VME-bussen. På sin ena sida är den en PCIe-ändpunkt och på den andra en VME-buss-master. Bryggan kan generera VME-singelcykler och blocköverföringar. Följande åtkomsttyper stöds för närvarande:

• VME-singelcykler: A16, A24, A32 med databredd D8, D16 och D32

• VME-blocköverföring (BLT): A24D16, A24D32, A32D32 samt A24D64 och A32D64-multiplexerad BLT

• Åtkomst till CR/CSR-konfigurationsutrymme

FÖRFATTARE

Gunther Gräbner har jobbat på MEN Mikro Elektronik Deutschland sedan 2011, som produktchef  inom energi & kraft och järnväg. Han har läst elteknik på Georg Simon Ohms tekniska universitet i Nürnberg.

Grzegorz Daniluk är projektledare och elektronikingenjör på Cern sedan 2014. Han tog sin magisterexamen i elektronik och informationsteknologi på tekniska högskolan i Warszawas och är specialist på inbyggda system.

Adam Wujek jobbar som datortekniker på Cern sedan 2014. Innan dess arbetade han som mjukvaru­utvecklare på Ericsson. Han läste datavetenskap vid Warszawas tekniska högskola och tog en magisterexamen i SoC-konstruktion på KTH i Stockholm.

VME-blocköverföringarna utförs av en inbyggd DMA-motor mellan systemminne och VME-buss, som alltså kringgår CPU:n. Singelcykel-DMA stöds, vilket är särskilt användbart för anslutna kort som inte stöder BLT-åtkomst. 

Generellt är DMA ett snabbare och effektivare sätt att sända multipla dataord, eftersom CPU-enheten är fri att fortsätta sin normala drift tills DMA-motorn är klar med sin uppgift. 

Bryggan stöder dessutom vissa av tilläggsfunktionerna i VME64x. Den kan använda de geografiska adressbenen och generera en speciell typ av A24-åtkomst för att läsa och skriva CR/CSR-konfigurationsutrymmet för VME-slavar installerade i samma chassi. 

De snabba överföringslägena (2eVME, 2eSST) stöds för närvarande inte, men kan komma att implementeras i framtiden, om kommande VME-slavkort kräver dem – frågan utreds tillsvidare på MEN. Dessutom kan MEN:s VME-bussmodul fungera både som VME-master och VME-slave. Utöver att köras som master, kan en VME-SBC därmed också användas som I/O- eller annat periferikort anslutet som slav. Fast vad gäller VME SBC-tillämpningen så fokuserar konfigurationen endast på funktionen som VME-master. 

KLICKA FÖR STÖRRE BILD

Marknaden för VME-kort minskar. IHS uppskattar emellertid att den årligen kommer att fortsätta att generera mer än 200 miljoner dollar i kortförsäljning, vilket motsvarar en omsättning på mer än en kvarts miljon kort, om man antar ett snittpris på 750 dollar per kort.

VME-kortdatorn A25 från MEN har en FPGA-baserad PCIe-VME64x-brygga till VME och är bestyckad med Intels server-CPU Xeon D-1500.

MEN erbjuder en rad olika FPGA-implementationer för såväl standardiserade inbyggnadsdatorer som kundspecifika plattformar.

Omkring 900 VME-baserade chassin, ”crates”,  används vid Cern för att styra olika experiment med acceleratorerna.

VME-bryggan är konstruerad i öppen källkodför att kunna hållas tillgänglig till år 2032.

Bryggkonstruktionen omfattar för närvarande endast cirka 30 procent av ytan på FPGA:an – en Intel Cyclone – så det finns gott om ledigt utrymme för att implementera andra funktioner (som 2eVME och 2eSST).

Genom att släppa specifikationen och samtidigt sjösätta de första korten med den nya FPGA-baserade PCIe–VME64x-bryggan, passerar Cern en viktig milstolpe vad gäller garanterad långsiktig tillgänglighet för dessa VME-baserade chassin för datainsamling och acceleratorstyrning. Det är en milstolpe för alla användare av VME-baserade system. Enligt en färsk skattning kommer marknaden för de nya korten att uppgå till mer än 200 miljoner dollar år 2020.

MEN kan dessutom erbjuda liknande lösningar på kundförfrågan, till exempel bryggor från PCIe till PCI eller till och med från PCIe till ISA. Också detta ökar livslängden på äldre hårdvara från OEM:er, och ger bättre avkastning på investeringen.

Utöver bryggor till äldre bussar erbjuder företaget FPGA-baserade bryggor till externa gränssnitt och bussar, inklusive UART, CAN och QSPI via SPI. Ett sådant scenario låter OEM-kunder skapa varianter extremt kostnadseffektivt. Till exempel kan en och samma CPU-kortkonstruktion användas för vitt skilda tillämpningar. Även vid små volymer blir det möjligt att tillhandahålla betydligt fler tillämpningar – som systemlösningar med olika fältbussar eller varianter på industriell Ethernet – eller specifika lösningar med krav på migration som inom järnväg och flyg. OEM-användare kan använda en och samma hårdvaruplattform i alla varianter, vilket gör service, dokumentation och certifiering betydligt enklare.

Det första kort som Cern använder med den nya FPGA-baserade bryggan, är A25 från MEN. Den använder server-CPU:n Intel Xeon D-1500 och utöver den nya FPGA:n kombinerar den hög kostnadseffektivitet med en rik funktionalitet. A25 reducerar dessutom systemstorleken, ger pålitlig långsiktig drift utan tvingad luftkylning och rymmer en stor uppsättning beräkningsfunktioner på ett enda datorkort. 

Med sina två USB 3.0-portar, upp till tre Gigabit Ethernet-portar och två RS232 COM-anslutningar på framsidan, lägger kortet grunden för en industridator med många användningsområden. Den har upp till 8 GByte DDR4 SDRAM med ECC plus flash. MicroSD- och mSATA-anslutningar täcker behovet av flexibel masslagring. Dessutom kan A25 utrustas med ett XMC/PMC-mezzaninkort och ett PCI Express Mini-kort, vilket öppnar för ytterligare I/O-möjligheter i fronten (XMC/ PMC) för funktioner som grafik, masslagring eller extra Ethernet-portar. PMC-platsen tar emot PCI-X-moduler på upp till 64 bitar/133 MHz, medan XMC-platsen styrs av en PCI Express x8-länk. 

Modulära utökningsmöjligheter i I/O-mezzaniner på en SBC gör det möjligt att konfigurera skräddarsydda system från öppna standardkomponenter, vilket sänker integrationstid och kostnad. 

A25 stöder drift mellan –40°C och +60°C. Kortet är tåligt mot stötar och vibration genom att alla komponenter är lödda, vilket är en förutsättning för pålitlig drift och lång livslängd.

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)