Implementarea sistemelor de conducere cu echipamente cu microprocesoare

I.Date tehnice despre magistrala VME si tipuri de module realizate pe aceasta magistrala

1.Principii

Magistrala VME (Versa Module Eurocard) provine din magistrala Versabus a firmei Motorola, care a fost utilizata la primele sisteme bazate pe procesorul 68000. Ulterior, magistrala Versabus a fost adaptata pentru formatul placilor dublu Eurocard (160 x 200 mm), format devenit standard pentru calculatoarele industriale. Noua magistrala, proiectata in colaborare cu firmele Mostek, Signetics/Philips si Thompson CSF, a fost denumita VME, fiind anuntata in anul 1981.

Este o magistrala de 32 biti cu performante ridicate, utilizata pe scara larga, mai ales pentru aplicatii industriale. Exista mii de placi de extensie bazate pe aceasta magistrala, produse de sute de firme. Are specificatii bine definite,care descriu functionarea magistralei si regulile care trebuie respectate de placileVME.

Performantele ridicate sunt asigurate prin asincronismul magistralei, ceea ce permite diferitelor componente sa functioneze la viteza corespunzatoare tehnologiei utilizate. In practica, limita superioara este de ordinul a 100 ns pentru un ciclu de magistrala, deoarece peste aceasta limita apar nesimetrii (bus skew) si alte probleme similare. Cu un transfer de 4 octeti la fiecare 100 ns, rezulta o rata de transfer de 40 MB/s.

Fiabilitatea magistralei este asigurata prin proiectarea mecanica si protocolul logic. Spre deosebire de conectorii calculatoarelor IBM PC, se utilizeaza conectori formati din pini metalici. Desi solutia este mai scumpa, se elimina astfel conexiunile necorespunzatoare, care reprezinta una din principalele surse de probleme la sistemele de calcul. Exista linii ale magistralei care se pot utiliza pentru autotest si raportarea starii.

Magistrala VME face parte dintr-o familie de trei magistrale proiectate pentru o gama larga de sisteme de calcul, de la mici sisteme de dezvoltare la sisteme multiprocesor. De exemplu, Figura a) prezinta un sistem minimal, format din trei placi VME, cate una pentru UCP, memorie si un controler de I/E. Figura (b) prezinta un sistem multiprocesor . Fiecare procesor are o memorie locala la care se conecteaza printr-o magistrala VSB. Daca se pastreaza programul si datele locale in memoriile locale, magistrala VME va fi utilizata numai de instructiunile care fac acces la memoria globala partajata. Astfel, rata de transfer globala poate depasi limita de 40 MB/s impusa de tehnologia VME. De exemplu, un sistem multiprocesor cu 16 UCP, fiecare UCP solicitand un cuvant de 4 octeti la fiecare 200 ns, necesita o rata de transfer de:

(4 ??1 / 200 ??10 ^ 9) ??16 B/s = 320 MB/s

Daca 90% din aceste accesuri se fac la memoria locala (pentru incarcarea instructiunilor,

citirea/scrierea datelor locale), cu o magistrala VME si 16 magistrale VSB se poate asigura aceasta rata.

Figura : Sisteme cu magistrala VME: a) Sistem minimal; b) Sistem multiprocesor.

Magistrala seriala VMS, care functioneaza independent de celelalte doua magistrale, poate fi utilizata pentru comunicare si sincronizare intre procesoare,in paralel cu transferurile de date pe magistrala principala.

2. Structura functionala

Aceasta structura consta din logica de interfata, patru grupuri de linii numite magistrale, si o colectie de module functionale asociate cu acestea.

- Magistrala pentru transferul de date

Consta din 32 linii de date, 32 linii de adrese, 6 linii de modificare a adresei, care definesc tipul ciclului de magistrala, si 5 linii de control.Modulele functionale ale acestei magistrale cuprind modulele master si slave, un modul monitor si un modul de tip ceas.

- Modulul master initiaza cicluri de transfer pentru a transfera datele cu modulul slave.

- Modulul slave detecteaza ciclurile de transfer initiate de un master, si daca acele cicluri specifica participarea sa, transfera datele la sau de la modulul master.

- Monitorul urmareste transferurile de date, in scopul detectarii accesurilor la locatiile care i-au fost asignate pentru a fi urmarite. In cazul in care apare un acces la o asemenea locatie, monitorul poate genera o intrerupere.Daca, de exemplu, procesorul placii A scrie intr-o locatie a memoriei globale care este urmarita de monitorul placii B, procesorul placii B va fi intrerupt.

- Ceasul masoara durata fiecarui transfer, si termina transferul daca acesta dureaza un timp prea mare. Este util in cazul in care se adreseaza o locatie inexistenta sau un modul slave inexistent. Se evita astfel blocajul.

Magistrala pentru transferul de date dispune de linii nemultiplexate pentru adrese si date. Aceasta asigura cresterea performantelor la executarea ciclurilor de transfer singular, cand se transmite o adresa, dupa care se citeste sau se scrie data.

http://users.utcluj.ro/~baruch/book_siec/SIEC-VME.pdf

http://industrial-computers.globalspec.com/SpecSearch/Suppliers?QID=12564148&Comp=2406&fc=1

http://www.spring8.or.jp/pdf/en/ann_rep/96/P131-132.pdf