Vývoj karet pro sběrnici PCI Express

Plzeňská společnost TEDIA vyvíjí, vyrábí a dodává řadu technických prostředků pro laboratorní nebo průmyslová měření a řízení technologických procesů – komponenty pro PC systémy, externí moduly pro distribuované systémy, multifunkční moduly pro rozhraní USB a v neposlední řadě i komunikační karty a konvertory rozhraní.

Následující odstavce budou věnovány čerstvé novince – řadě zásuvných karet pro sběrnici PCI Express.

Základní informace

Nová řada karet navazuje na doposud vyráběné DAQ PCI karty, a logickou snahou tedy bylo zachovat v maximální míře návaznost nejen funkční (včetně ovladačů), ale i používaného příslušenství tak, aby uživatel mohl své aplikace jednoduše migrovat na nové počítače. Nebyla však zvolena cesta prostého redesignu na novou sběrnici, nýbrž nové karty byly od prvního kroku navrženy zcela znovu s použitím moderních součástek. Díky tomu došlo mj. k výrazné prostorové úspoře a nové karty mohly být koncipovány v low-profile provedení.

Jádrem karet je FPGA integrující prakticky všechny funkční algoritmy karty od obsluhy PCI Express po uživatelské funkce, vně FPGA jsou jen budiče I/O linek, resp. A/D nebo D/A převodníky. Tato koncepce umožňuje doplňovat a modifikovat vlastnosti, aniž by byl nutný redesign obvodů.

Vyřešen je i pohodlný upgrade firmware karty uživatelem, z důvodu spolehlivosti jsou karty navíc vybaveny záložní konfigurační flash pamětí pro případ selhání zápisu do primární paměti.

Pro PCI Express karty TEDIA jsou k dispozici ovladače pro všechny v současnosti používané verze Windows v 32bitových i 64bitových edicích, včetně serverových systémů, k dispozici je i dokumentace a příklady pro Linux.

Karty jako vývojový kit

Nabízí se otázka, proč v časopise DPS-AZ publikovat hotové výrobky, když se řada čtenářů právě návrhem desek a vývojem elektroniky zabývá. Odpověď je nasnadě – všechny popsané typy lze s výhodou využít jako platformu pro implementaci vlastních funkcí, variant řešení je několik:

• použít kartu v základním provedení a funkce programovat na úrovni FPGA (samozřejmě se znalostí VHDL a vývojových prostředků Altera)
• použít kartu řady PCA-8xxx a funkce integrovat do vlastního násuvného modulu (původně určen pro A/D a D/A převodníky); FPGA pak slouží jako převodník mezi PCI Express a modulem, případně lze do FPGA doplnit část potřebných funkcí
• vyvinout modifikaci některé ze stávajících karet a doplnit potřebné obvody přímo na kartu

Ve všech uvedených případech lze počítat s podporou vývojového oddělení TEDIA, poskytnout lze dokumentaci karty, asistenci při implementaci funkcí do FPGA a systémové ovladače. V případech, kdy TEDIA bude zajišťovat výrobu karty, lze ponechat TEDIA Vendor ID a přidělit unikátní Device ID.

Závěr

TEDIA se vývojem PCI a PCI Express karet zabývá jako jednou z klíčových činností a vývojové oddělení má zkušenosti s téměř stovkou typů. TEDIA je řádným členem PCI-SIG, organizace zajišťující standardizaci a vývoj sběrnice PCI a PCI Express, a spolupráce na vývoji může zájemcům o vlastní kartu přinést řadu výhod, od zkrácení doby vývoje až po úspory nákladů při tvorbě ovladačů.