ГОСТ Р 71289-2024

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

АРХИТЕКТУРА БАЗОВАЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ PXIe

Технические требования

The basic architecture of PXIe test and measurement instrumentation systems. Technical specifications

ОКС 35.200

Дата введения 2024-04-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью "VXI-Системы" (ООО "VXI-Системы")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 019 "Электрические и электронные приборы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 марта 2024 г. № 295-ст

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных положений международного документа PXIe "Спецификация на аппаратное обеспечение PXI Express. Расширения PXI Express для приборов"* ( PXI Express Hardware Specification. PCI EXPRESS extensions for Instrumentation. Revision 1.1. May 31, 2018, NEQ)

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Настоящий стандарт разработан на основе международного документа "Спецификация на аппаратное обеспечение PXI Express. Расширения PXI Express для приборов" (" PXI Express Hardware Specification. PCI EXPRESS extensions for Instrumentation"), разработанного международным альянсом PXI Systems. Разделы 4, 5, 6, 7, 8 настоящего стандарта соответствуют разделам 2, 3, 4, 5, 6 международного документа "Спецификация на аппаратное обеспечение PXI Express. Расширения PXI Express для приборов" (" PXI Express Hardware Specification. PCI EXPRESS extensions for Instrumentation") соответственно.

Настоящий стандарт построен по принципу "сверху вниз", когда общие описания предшествуют более детальным, которые находятся далее в подразделах. Такая структура предназначена для удобства различных категорий пользователей: от разработчиков продуктов до системных интеграторов и конечных пользователей. Разработчики продуктов могут ознакомиться со всеми разделами настоящего стандарта, в то время как конечным пользователям может быть интересно только описание набора функций и, возможно, краткое изложение их реализации.

Настоящий стандарт содержит требования и разрешения, которые необходимо соблюдать всем разработчикам и поставщикам устройств на основе архитектуры PXI Express с учетом рекомендаций [1], [2]. Для полной реализации продуктов PXI Express необходимо руководствоваться указаниями настоящего стандарта (см. также [1] и [2]).

В настоящем стандарте приведено описание функциональных возможностей модулей и систем, построенных на базе архитектуры PXI Express, и способы их применения в контрольно-измерительных приложениях. Настоящий стандарт также устанавливает конструктивные, электрические и программные требования для реализации систем с архитектурой PXI Express.

Обзор архитектуры PXI Express

Архитектура PXI Express создана на основе архитектур построения модульных приборов и систем PXI-1 и CompactPCI Express, с целью достижения новых уровней производительности в модульных системах контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА). Аналогично архитектуре PXI-1, в PXI Express используются существующие отраслевые стандартные решения для получения преимущества высокой доступности компонентов при меньших затратах. PXI Express, также как и предшествующие архитектуры, продолжает поддерживать программную совместимость со стандартными персональными компьютерами, позволяя пользователям использовать знакомые программные инструменты и среды. PXI Express не только делает возможным значительное увеличение производительности измерений и автоматизации, но также обеспечивает высокий уровень совместимости с архитектурой PXI-1.

В PXI Express для передачи данных используются электрические сигналы широко распространенного интерфейса PCI Express. Это реализуется за счет соответствия модулей PXI Express соответствующим положениям (см. [1]), в которых, в свою очередь, электрические характеристики интерфейса PCI Express сочетаются с прочной механической конструкцией Eurocard и использованием высокоскоростных соединителей дифференциальных сигналов. Это позволяет системам измерения и автоматизации на базе PXI Express обеспечивать пропускную способность до 128 Гбайт/с в каждом направлении. PXI Express также сохраняет двустороннюю совместимость с продуктами CompactPCI Express.

Возможности работы с приборами в PXI Express выходят на новый уровень производительности за счет наличия дифференциальных сигналов триггерных событий "точка-точка", дифференциальных синхронизирующих сигналов тактовых импульсов и дифференциального системного тактового сигнала с частотой 100 МГц. Часто используемые в системах параллельная шина линий триггерных событий, линии триггерных событий "точка-точка" и тактовый сигнал 10 МГц (см. [2]) также сохранены. Это позволяет разработчикам модулей PXI Express находить оптимальные компромиссы между стоимостью и производительностью при реализации функций приборов.

PXI Express поддерживает совместимость с модулями, разработанными в соответствии с положениями [2], следующими способами:

1) PXI Express позволяет реализовывать в шасси инструментальные слоты, поддерживающие модули (см. [2]);

2) PXI Express вводит определение слота шасси, в который возможно устанавливать либо высокопроизводительный модуль, использующий PCI Express для передачи данных, либо модуль (см. [2]) с измененным соединителем. Это также обозначает, что PXI Express обеспечивает совместимость с модулями, разработанными с учетом соответствующих положений (см. [1]).

Системы PXI Express позволяют использовать большую базу существующего стандартного программного обеспечения. У пользователей персональных компьютеров (ПК) есть доступ к различным уровням программного обеспечения: от операционных систем и низкоуровневых драйверов до высокоуровневых драйверов приборов и программных библиотек. В системах PXI Express также задействуются все эти уровни программного обеспечения. Международный альянс производителей PXI систем предлагает отдельный стандарт на программное обеспечение для модулей, шасси и систем PXI Express (см. [3]). Отдельный стандарт на программное обеспечение позволяет быстрее внедрять в PXI Express системы поддержку новых операционных систем и стандартов программного обеспечения. При разработке модулей, шасси и систем PXI Express в соответствии с требованиями настоящего стандарта рекомендуется учитывать положения [3].

На рисунке 1 приведены основные свойства и функции PXI Express - уникальные и заимствованные из CompactPCI Express, а также свойства и функции, совместимые с предыдущими архитектурами PXI-1 и CompactPCI.

Рисунок 1 - Архитектура оборудования PXI Express

На рисунке 2 приведена архитектура программного обеспечения PXI Express (см. [3]).

Рисунок 2 - Архитектура программного обеспечения PXI Express

Структура стандарта

Настоящий стандарт устанавливает набор правил, рекомендаций, разрешений и замечаний наряду с поясняющим текстом, таблицами и рисунками. С целью четкого определения требований настоящего стандарта в его тексте применяют следующие ключевые слова:

- правило;

- рекомендация;

- разрешение;

- замечание.

Любой текст, не имеющий в качестве заголовков перечисленные ключевые слова, является описательной частью структуры системы или ее работы, изложенной в описательной или повествовательной форме.

Правила излагают основные требования настоящего стандарта, характеризующиеся словом "должно".

Соответствие данным правилам обеспечивает необходимый уровень совместимости оборудования различных производителей, ожидаемый системными интеграторами и конечными пользователями рынка контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Устройства, соответствующие настоящему стандарту, должны удовлетворять всем требованиям, изложенным в различных правилах.

Рекомендации обеспечивают дополнительное руководство, которое поможет производителям улучшить пользовательские характеристики устройств PXIe, характеризующиеся словом "следует". Следование рекомендациям улучшит функциональность, гибкость, совместимость и/или удобство использования устройств PXIe. Применение рекомендаций к устройствам не является обязательным.

Разрешения подчеркивают гибкость настоящего стандарта и характеризуются словом "могут". Разрешения главным образом разъясняют диапазон решений проектирования, который доступен проектировщикам модулей и систем на их усмотрение. Они позволяют проектировщикам манипулировать функциональностью, стоимостью и другими факторами для создания изделий, отвечающих ожиданиям пользователей. Разрешения носят нейтральный характер и не предполагают их обязательной реализации.

Замечания подчеркивают некоторые важные нюансы настоящего стандарта. Они помогают лучше понять подтекст некоторых требований настоящего стандарта и/или выделить главное из частных требований. Замечания в основном содержат советы по проектированию.

Все правила, рекомендации, разрешения и замечания должны рассматриваться совместно с сопутствующим текстом, таблицами и рисунками. Правила могут явно или неявно содержать информацию, приведенную в тексте, таблицах и рисунках. Несмотря на то, что настоящий стандарт и предполагает, что все необходимые требования изложены в правилах, возможно, что некоторые важные моменты оговариваются в настоящем стандарте за пределами правил. С точки зрения максимальной совместимости со стандартом, такие требования лучше трактовать как правила.

Успешная реализация устройств и систем PXIe требует знаний настоящего стандарта (см. также [1] и [2]).

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на модульную контрольно-измерительную аппаратуру и устанавливает требования к разработке программно-аппаратных средств на основе архитектуры PXI Express.

Настоящий стандарт предназначен для решения следующих задач:

- обеспечения возможности гибкой конфигурации КИА для получения наилучшей производительности при эксплуатации;

- снижения стоимости разработки и внедрения КИА;

- снижения габаритных размеров контрольно-измерительных комплексов;

- повышения производительности модульных систем путем организации высокоскоростных потоков данных и тестовых сигналов;

- облегчения модификации КИА путем замены или дополнения модифицированных инструментальных модулей при сохранении неизменной структуры всей системы КИА;

- обеспечения возможности разработки систем с применением высокоскоростного интерфейса PCIe.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ IEC 61010-1 Безопасность электрических контрольно-измерительных приборов и лабораторного оборудования. Часть 1. Общие требования

ГОСТ Р 53032 (ИСО 7779:1999) Шум машин. Измерение шума оборудования для информационных технологий и телекоммуникаций

ГОСТ Р МЭК 61326-1 Оборудование электрическое для измерения, управления и лабораторного применения. Требования электромагнитной совместимости. Часть 1. Общие требования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 усовершенствованные дифференциальные соединители; ADF (advanced differential fabric): Дифференциальные высокочастотные соединители, используемые для передачи данных в модулях CompactPCI Express.

3.2 интерфейс прикладного программирования; API (application programming interface): Описание способов взаимодействия одной компьютерной программы с другими.

Примечание - Часто реализуется отдельной программной библиотекой или сервисом операционной системы. Используется программистами при написании всевозможных приложений.

3.3 системная шина CompactPCI Express: Системная шина передачи данных для контрольно-измерительной аппаратуры, являющаяся стандартом для разработки устройств на основе шины PCIe и соединителей типа Eurocard.

3.4 формат Eurocard (European packaging specifications): Стандартный конструктив исполнения печатных плат, предназначенных для размещения в специальных крейтах или шасси.

3.5 уведомление о технических [инженерных] изменениях; ECN (engineering change notice): Официальное уведомление об утверждении изменений, которое используют производители для того, чтобы убедиться, что их контрактные производства и другие партнеры-производители разрабатывают системы правильно.

3.6 электрически стираемое перепрограммируемое запоминающее устройство; EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory): Один из видов энергонезависимой памяти.

3.7 усовершенствованный жесткий метрический разъем; eHM (enriched hard-metric): Специализированный соединитель ввода-вывода данных для печатных плат.