ГОСТ Р 71289-2024 Архитектура базовая построения систем контрольно-измерительной аппаратуры PXIe. Технические требования

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.