USB и PCI Express: перспективные интерфейсы для встраиваемых систем
В статье рассмотрены особенности популярных интерфейсов PCIe и USB и приложения, в которых они используются. Проводится сравнение характеристик PCIe и USB и обсуждаются те их свойства, которые необходимо учитывать разработчикам при построении оптимальной системы межсоединений во встраиваемых приложениях. Статья представляет собой перевод [1].
USB и PCI Express — две интерфейсные технологии, которые за последние 20 лет получили широкое распространение в промышленности, компьютерных системах и потребительской электронике. За это время технологии в соответствии с растущими потребностями рынка прошли несколько этапов увеличения скорости передачи данных и улучшения функциональных возможностей, поддерживая в то же время совместимость с предыдущими поколениями аппаратуры и программного обеспечения. Высокая надежность этих интерфейсов привлекает внимание и другие отраслевые сегменты рынка, например, сегмента встраиваемых систем, в которых с успехом используется широкая доступность и низкая стоимость интерфейсов, обусловленная крупносерийным производством.
USB 3.0 — сверхскоростной интерфейс USB
USB-технология пережила значительный прогресс с момента появления в 1995 г. в качестве простого интерфейса типа plug-and-play для подключения мыши и клавиатуры. Первая версия интерфейса, известная как USB 1.0, имела скорость передачи данных 1,2— 12 Мбит/с. В начале 2000 г. была представлена версия USB 2.0, которая поддерживает скорость до 480 Мбит/с, что позволило создать множество приложений, требующих высокой передачи данных. В настоящее время интерфейсом USB 2.0 комплектуются видеокамеры, приводы внешнего диска, флэш-устройства, цифровые фотоаппараты, принтеры, сетевые адаптеры и широкий ряд других приложений потребительской электроники. Интерфейс USB – ключевое звено реализации цифровой революции в потребительской электронике.
Использование интерфейса USB 2.0 в таких приложениях, требующих широкой полосы пропускания, как видеоплееры и драйверы высокоскоростных дисков, показало, что в них ввод/вывод данных стал узким местом, поэтому была разработана следующая версия интерфейса — USB 3.
Таблица 1. Сравнение USB 2.0 и USB 3.0
Характеристики | USB 2.0 | USB 3.0 |
Скорость передачи данных | 12 Мбит/с и 480 Мбит/с | 5 Гбит/с |
Интерфейс данных | Полудуплексный, дифференциальная пара | Двойной симплексный, две дифференциальные пары |
Транзакции | Хост-ориентированная, широковещательная рассылка пакетов | Хост-ориентированная, маршрутизация пакетов |
Питание шины | Высокий/низкий уровень напряжения питания | Увеличенное на 50—80% напряжение питания по сравнению с версией 2. |
0Разъемы интерфейса USB 3.0 совместимы с предыдущей версией USB 2.0, что обеспечивает простоту их включения и использования. Хотя разъемы совместимы, в действительности они различаются, т.к. интерфейс USB 3.0 требует дополнительных сигналов для поддержки дуплексной высокоскоростной связи и питания. Имеются некоторые ограничения на длину кабеля USB 3.0 по сравнению с предыдущей версией, поскольку скорость передачи сигналов значительно выше.
Хотя производители x86-совместимых процессоров только собираются выпускать устройства с поддержкой USB 3.0, несколько вендоров уже представило такие продукты и реализует их крупными партиями. Высокая скорость, новые функциональные возможности и доступность в кремниевом исполнении обеспечат успешное применение интерфейса USB 3.0 для быстродействующего ввода/вывода данных во встраиваемых системах, приводах жесткого диска, видео высокого разрешения и многоканальных аудиосистемах. Кроме того, в настоящее время получают развитие такие усовершенствованные системы хранения данных как DAS (Direct Attached Storage) и NAS (Network Attached Storage), в которых USB 3.
0 позволяет достичь максимальной производительности (см. рис. 1 и 2).
| Рис. 1. Применение интерфейса USB в системе DAS |
| Рис. 2. Применение интерфейса USB в системе NAS |
PCI Express
Интерфейс PCI Express (PCIe) был представлен, когда производительность и возможности параллельной шины PCI достигли максимума при 64-разрядной ширине шины и тактовой частоте 133 МГц. PCIe представляет собой кардинальное расширение шины PCI. Этот интерфейс реализует последовательную технологию межсоединений типа «точка-точка». Интерфейс PCIe прошел несколько этапов увеличения производительности от 2,5 Гбит/с до 8 Гбит/с и совершенствования функциональных возможностей в соответствии с требованиями встраиваемых, графических, коммуникационных приложений и систем хранения данных. Совершенствуя быстродействие и функционал, интерфейс PCIe каждого нового поколения, как и USB, поддерживает совместимость с предыдущими версиями в трех ключевых для встраиваемых систем требованиях: стеке программ, форм-факторе и протоколе.
Таблица 2. Сравнение PCIe 2.0 и PCIe 3.0
Характеристики | PCIe 2.0 | PCIe 3.0 |
Скорость передачи сигналов | 5 Гбит/с | 8 Гбит/с |
Скорость передачи данных | 4 Гбит/с | 7,9 Гбит/с |
Интерфейс данных | Дуплексный, дифференциальная пара | |
Транзакции | Хост-ориентированное одноранговое соединение | |
Питание шины | Мощность свыше 100 Вт | |
Расширение протокола | Расширение r2.1 | Включено |
Как и USB, интерфейс PCIe предназначен для приложений все возрастающего числа отраслевых сегментов.
Этот интерфейс обеспечивает передачу данных в канале с масштабируемой полосой пропускания между центральным процессором и портами ввода/вывода сервера; согласует скорость передачи в интерфейсах SAS/SATA и в оптоволоконном канале (Fibre Channel, FC) для устройств хранения данных; обеспечивает высокоскоростные каналы управления или каналы пакетной обработки в коммуникациях; обслуживает каналы аудио/видеопроцессоров реального времени в потребительской электронике и позволяет реализовать широкополосные последовательные каналы во многих встраиваемых приложениях.
Серверы, смонтированные в стойках, и блейд-серверы. Эти высококачественные приложения можно разделить на два класса — смонтированные в стойках серверы и блейд-серверы.
Графика. Эти приложения являются основной движущей силой технологии PCIe, т.к. соответствующее серийное производство компонентов снижает их стоимость. Стремительный рост продолжается, например, в области видеоигр, поэтому поставщики графических чипов стараются обеспечить передовые характеристики своей продукции за счет внедрения графических процессоров высокого разрешения.
Распределение видеоданных. Главной тенденцией, которая позволяет увеличить производительность и улучшить возможности настольных издательских систем, CAD, CAM, CAID, систем финансового анализа, биржевых продаж, разработки программного обеспечения, моделирования и анимации, является использование нескольких мониторов с помощью интерфейса PCIe.
Системы хранения данных. PCIe обеспечивает межсоединение между интерфейсами систем хранения данных, например FC, SCSI и SATA, и управляющими процессорами.
Промышленные/встраиваемые приложения. Технология PCIe введена многими органами по стандартизации в промышленные и встраиваемые приложения, например телекоммуникации, системы MicroTCA и AMC-системы. PCIe-коммутаторы от компании PLX Technology используются для связи встраиваемых и сетевых процессоров благодаря интегрированным в них интерфейсам PCIe.
Системы безопасности. При использовании большого числа установленных камер высокого разрешения требуется увеличение пропускной способности системы.
Например, устройство захвата изображения принимает сигналы от видеокамер, обрабатывает их и передает информацию на главный компьютер для анализа и выполнения соответствующих процедур (см. рис. 3).
| Рис. 3. |
Платы цифровых видеомагнитофонов и ТВ-тюнеры. В настоящее время платы цифровых видеомагнитофонов комплектуются обычными PCI-интерфейсами. Однако в связи с заменой слотов PCI на PCIe платы цифровых видеомагнитофонов следующего поколения будут оснащены PCIe-интерфейсом.
Сравнение интерфейсов PCIe и USB
Сравнивая интерфейсы PCIe 2.0 и USB 3.0, можно отметить ряд совпадений и отличий, которые следует учитывать при разработке встраиваемых приложений.
Одноранговое соединение. USB-концентратор поддерживает множество конечных устройств, однако эти устройства не способны обмениваться трафиком друг с другом. PCIe-коммутаторы поддерживают одноранговую связь.
Сконфигурированные главным компьютером, конечные устройства могут непосредственно связываться друг с другом. Однако необходимо тщательно подходить к выбору поставщика коммутатора, т.к. некоторые поставщики требуют поддержки однорангового соединения со стороны центрального процессора.
Кабель и разъемы. Кабели и разъемы для USB обеспечивают полную совместимость всех версий. Широкое использование USB-интерфейса в потребительской электронике обеспечило низкую стоимость разъемов и кабелей для всех версий USB. Разработка кабелей и разъемов для PCIe в силу ряда причин была слишком затянута. В результате, создание спецификации на кабель PCIe 1-го поколения заняло слишком много времени и стало весьма сложным, поэтому до настоящего времени стоимость кабеля и разъемов все еще чрезмерно высока. Хотя интерфейс PCIe 2-го поколения появился в начале 2007 г., разработка спецификации на кабель для данной версии еще не завершена. Это было вызвано желанием вендоров быть в стороне от разработки спецификации на PCIe или проектировать разъемы и кабели для своих нужд.
Полоса пропускания. USB 3.0 работает на скорости 5 Гбит/с и обеспечивает 4,8-Гбит/с полосу пропускания в обоих направлениях, что делает их весьма привлекательными для множества потребительских и встраиваемых приложений. PCIe 3-го поколения работает на скорости 8 Гбит/с, обеспечивая эффективную полосу пропускания 7,9 Гбит/с после кодирования, а PCIe 2-го поколения работает на скорости 5 Гбит/с, обеспечивая 4-Гбит/с полосу пропускания после кодирования. PCIe не только превосходит USB по полосе пропускания, но также допускает масштабирование полосы пропускания до 16 раз за счет использования 16 PCIe-трактов в одном канале данных. Увеличить пропускную способность таким способом можно в 2, 4, 8 и 16 раз.
Качество сервиса. USB не обеспечивает какой-либо вид сервиса, и он не требуется в большинстве приложений, которые обслуживает интерфейс. PCIe поддерживает сервис благодаря множеству виртуальных каналов, арбитражу портов и наличию классов трафика. Встраиваемые приложения могут воспользоваться этим сервисом.
Восстановление работоспособности. USB не обеспечивает какой-либо механизм восстановления работоспособности системы после сбоя в канале. PCIe поддерживает положительное подтверждение приема пакетов данных, пересылаемых между устройствами, и ретранслирует их в случае сбоя. PCIe также поддерживает уменьшение ширины портов и/или скорости в канале, если фиксируется слишком много сбоев.
Управление питанием. USB поддерживает некоторые функции управления питанием. PCIe поддерживает все функции управления питанием на уровне устройства, канала и системы.
Расширения протокола. В USB 3.0 была проведена некоторая оптимизация протокола для поддержки маршрутизации пакетов на базе адресов вместо широковещательной рассылки через USB-концентратор. Специальная группа PCI-SIG разработала значительный список расширений протокола для того, чтобы разработчики имели возможность улучшать производительность системы и управлять потребляемой мощностью.
В заключение следует отметить, что как PCIe, так и USB, являются весьма ценными технологиями для разработчиков встраиваемых систем.
Интерфейс USB весьма полезен для организации связи с периферией благодаря недорогому кабелю и разъему и повсеместной доступности. К сожалению, этот интерфейс нельзя масштабировать для канала данных со скоростью выше 4,8 Гбит/с. PCIe обеспечивает недорогую альтернативу для межсоединений во многих встраиваемых приложениях. PCIe хорошо масштабируется для поддержки приложений с широкой полосой пропускания и обеспечивает ряд расширений, по сравнению с простыми каналами данных, например Ethernet.
Литература
1. Akber Kazmi. USB and PCI Express: Advanced, Evolving Interconnects for Embedded Systems//RTC Magazine. April 2010.
3DNews Технологии и рынок IT. Новости разработка и производство электроники Финальные спецификации интерфейса PCI Ex… Самое интересное в обзорах 26. На днях прошла ежегодная конференция разработчиков PCI Special Interest Group (PCI-SIG), на которой было подтверждено следование планам по выпуску новых спецификаций этой популярной компьютерной шины. Черновик PCI Express 6.0 версии 0.71 почти готов. Через месяц выйдет черновик PCIe 6.0 версии 0.9 и, наконец, к концу года будут опубликованы финальные спецификации PCIe 6.0 версии 1.0, что будет означать начало внедрения нового стандарта. Источник изображения: PCI-SIG Следует напомнить, что до появления устройств с поддержкой PCIe 6.0 пройдёт ещё год или даже больше. Фактически в конце текущего года одновременно с утверждением спецификаций PCIe 6.0 в продаже только-только начнут появляться устройства с шиной PCIe 5.0. Ускоренное принятие спецификаций PCIe 5.0 и 6.0 было предпринято, скорее, из корпоративного интереса PCI-SIG, которая вместо отведённых на работы трёх лет разрабатывала спецификации PCIe 4. Тем не менее, стандарт PCIe 6.0 снова обеспечит удвоение пропускной способности шины по сравнению с предыдущей версией, подняв планку с 32 до 64 гигатранзакций в секунду. Для увеличения скорости передачи требования к целостности сигнала будут ужесточены, что станет определённой нагрузкой для проектировщиков и производителей. Печатные платы и материалы, из которых они изготавливаются, должны допускать меньше взаимных помех от соседних линий, а сопрягающей электронике необходимо будет компенсировать разного рода искажения в линиях. Всё это может сделать поддержку PCIe 6.0 дороже, а выигрыш — призрачнее. Источник изображения: PCI-SIG В то же время надо понимать, что основной заказчик на шину PCIe 6.0 — это разработчики платформ ИИ, машинного обучения и систем управления, где поток данных умножается постоянно, а цена вопроса играет второстепенную роль. Но в компьютерах обычных пользователей новая шина тоже появится, хотя этого момента придётся подождать несколько лет. Источник: Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER. Материалы по теме Постоянный URL: https://3dnews.ru/1040476/finalnie-spetsifikatsii-interfeysa-pci-express-60-predstavyat-do-kontsa-goda-uge-gotov-ih-chernovik-versii-071 Рубрики: Новости Hardware, разработка и производство электроники, Теги: интерфейсы, pci express 6.0 ← В прошлое В будущее → |
05.2021 [13:28],
Геннадий Детинич
0 целых семь лет. В итоге всё смешалось и выглядит скомканным.
PCAN-PCI Express — интерфейс CAN для PCI Express
Главная / PCAN-PCI Express — интерфейс CAN для PCI Express
PCAN-PCI Express — интерфейс CAN для PCI Express
PCAN-PCI Express — интерфейс CAN для PCI Express
Изображения продуктов
Информация о продукте
- Описание продукта
- Характеристики
- Документы и драйверы
- Технические характеристики
Описание продукта
Карты CAN PCI Express позволяют ПК с разъемами PCI Express взаимодействовать с сетью CAN.
Доступен как одноканальный, так и двухканальный вариант с гальванической развязкой 500 В.
Комплект поставки:
- Карта CAN PCI Express
- Монитор CAN PCAN-View для Windows®
- Интерфейс программирования PCAN-Basic
- Интерфейсы программирования для стандартных протоколов автомобильной промышленности
Краткое описание заказа
Артикул | Выбор каналов/изоляции | № по каталогу производителя (MPN) |
|---|---|---|
| GC-CAN-PCI-E-1-ISO | 1 канал / 500 В, изолированный | ИПЭХ-003026 |
| GC-CAN-PCI-E-2-ISO | 2 канала / 500 В, изолированный | ИПЭХ-003027 |
Характеристики
- Карта CAN PCI Express (PCIe-x1)
- 1 или 2 высокоскоростных канала CAN (ISO 11898-2)
- Соединительный кабель шины CAN с разъемом D-Sub
- Монитор PCAN-View CAN для Windows® 7/Vista/XP (32/64Bit)
- Драйверы устройств для Windows® 10 и 11
- Руководство в формате PDF
Документы и драйверы
Документация
Руководство пользователя PCAN-PCI Express
Посмотреть (PDF)
Загрузки
Настройка драйвера устройства — Windows® 11 и 10
Установочный пакет с драйверами устройств и инструментами для интерфейсов ПК.
Включает инструменты: PEAK-Settings, монитор CAN PCAN-View, монитор LIN PLIN-View Pro, виртуальный шлюз PCAN
Скачать (ZIP)
Настройка драйвера устройства — устаревшие версии Windows
ПИК-система (веб-сайт)
Драйверы устройств для Linux
ПИК-система (веб-сайт)
Технические характеристики
Скорость передачи
CAN: макс.
1 Мбит/с
Сертификаты
CE, ROHS
Каналы
1 или 2
Разъем (ы)
10-пин-вертикальный разъем
Контроллер
CAN: Реализация FPGA (SJA1000)
CAN: Реализация FPGA (SJA1000)
Размеры
121 x 114 мм (В x Ш)
Директива по ЭМС
ЭМС
- Директива 2014/30/EU
- DIN EN 55024:2016-05
- DIN EN 55032:2016-02
RoHS 2
- Directive 2011/65/EU
- DIN EN 50581 VDE 0042-12:2013-02
Interface (s)
- ПК: PCI Express x1 (1 линия), спецификация 1.1
- CAN: ISO 11898-2, соответствует рекомендации CiA DS 102
МПН
ИПЭХ-003026, ИПЭХ-003027
Распиновка
C.I.A. DS-102 (CAN_H = 7, CAN_L = 2, CAN_GND = 3)
Потребляемая мощность
- 1 канал макс. 265 мА (3,3 В), 50 мА (12 В)
- 2 канала макс. 265mA (3.3V), 80 mA (12V)
Product Weight
- 1 channel: 55 g
- 2 channel: 66 g
Software
- Driver: Supports Windows 11 & 10
- Tools: PCAN -Просмотр для Windows®
Технические характеристики
- CAN: 2.
0A (стандартный формат) и 2.0B (расширенный формат) - ISO 11898-2, высокоскоростной CAN
Характеристики хранения
- от F до 257°F)
- Влажность: от 15% до 90% (без конденсации)
Диапазон температур
- Эксплуатация: от -40°C до 85°C (от -40°F до 185°F)
- Влажность: от 15% до 90% (без конденсации)
Трансивер
CAN: NXP PCA82C251
Отзывы покупателей
Вас может заинтересовать
11,86 $
2-метровый кабель CAN — кабель шины CAN
12,44 $
2-метровый кабель CAN с терминаторами CAN-шины
У нас работают лучшие инженеры технической поддержки, которые умеют пользоваться нашими продуктами.
Если наша техническая поддержка не может решить вашу проблему, мы свяжемся с инженером-конструктором или производителем, чтобы найти решение.
Подать заявку
Чип интерфейса шины PCIE Ch468
Введение
Ch468 — это универсальный интерфейсный чип, который подключается к шине PCI-Express, поддерживает сопоставление портов ввода-вывода, сопоставление памяти, расширенное ПЗУ и прерывания.
Ch468 преобразует высокоскоростную шину PCIE в простой в использовании 32-битный или 8-битный активный параллельный интерфейс, аналогичный шине ISA. Его можно использовать для изготовления недорогих компьютерных карт на основе шины PCIE и обновления до карты PCIE с шины ISA или PCI. По сравнению с другими шинами, PCIE быстрее, работает в режиме реального времени, лучше управляется, поэтому Ch468 подходит для высокоскоростной карты управления вводом-выводом в реальном времени, карты интерфейса связи, карты сбора данных и так далее.
На рисунке ниже показана блок-схема приложения.Характеристики
- Обеспечивает 8-битную или 32-битную активную параллельную шину на основе шины PCIE.
- Обеспечивает 32-битный пассивный параллельный интерфейс, может быть подключен к другому ЦП или шине MCU, поддерживает BusMaster/DMA.
- Поддерживает чтение и запись ввода-вывода, автоматическое выделение базы ввода-вывода, поддерживает до 232 байт порта ввода-вывода.
- Поддерживает чтение и запись в память, поддерживает упреждающую выборку памяти, прямое отображение поддерживает память SRAM емкостью 32 КБ.
- Ширина импульса чтения и записи от 30 нс до 450 нс опционально, 32-битная скорость доступа к блоку памяти до 50 МБ в секунду.
- Поддерживает ввод запроса прерывания уровня или фронта прерывания, поддерживает совместное использование прерывания.
- Поддерживает загрузку флэш-памяти расширения ПЗУ без жесткого диска, предоставляет расширенную библиотеку подпрограмм приложения ПЗУ BRM.
- Обеспечивает высокоскоростной 3-проводной или 4-проводной последовательный хост-интерфейс SPI.
- Обеспечивает двухпроводной последовательный мастер-интерфейс, может подключать последовательную EEPROM, аналогичную 24C0X, для хранения энергонезависимых данных.
- Поддерживает, которые можно установить для идентификатора устройства (идентификатор поставщика, идентификатор устройства, код класса и т. д.) платы PCI в EEPROM.
- Встроенный аппаратный блок синхронизации от 2 мкс до 8 мс в качестве эталона задержки для работы программного обеспечения. Драйвер
- поддерживает Windows 98/Me/2000/XP/Vista/7/8/8.1/10/SERVER 2003/2008/2012/2016 и Linux, предоставляет API приложения через DLL.
- Напряжение питания 3,3 В, вывод ввода-вывода поддерживает выдерживаемое напряжение 5 В, поддерживает режим сна с низким энергопотреблением.
- LQFP-100, не содержащий свинца, соответствует требованиям RoHS.
Скачать Образец Связаться с нами
файлы отношений
имя файла содержимое файла Ч467ДРВ.ZIP Ch467/Ch468 Драйвер Windows и динамическая библиотека DLL, поддерживает 32/64-разрядные версии Windows 10/8.1/8/7/VISTA/XP, SERVER 2016/2012/2008/2003, 2000/NT4.0/ME/98, Microsoft Сертифицировано WHQL, используется для карт PCIE на базе Ch467 или Ch468.
0A (стандартный формат) и 2.0B (расширенный формат)
Ch468 преобразует высокоскоростную шину PCIE в простой в использовании 32-битный или 8-битный активный параллельный интерфейс, аналогичный шине ISA. Его можно использовать для изготовления недорогих компьютерных карт на основе шины PCIE и обновления до карты PCIE с шины ISA или PCI. По сравнению с другими шинами, PCIE быстрее, работает в режиме реального времени, лучше управляется, поэтому Ch468 подходит для высокоскоростной карты управления вводом-выводом в реальном времени, карты интерфейса связи, карты сбора данных и так далее.
На рисунке ниже показана блок-схема приложения.
