Разработка принципиальных электрических схем вычислительного канала
Для реализации модуля управления станционным светофором необходимо 32 порта ввода-вывода, достаточный объем распределенной памяти.
Вычислительные каналы разрабатываемой системы построены с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) Xilinx XC6SLX4 семейства Spartan-6, характеристики которой представлены в таблице 3.1.
Кристаллы серии Spartan-6 производятся по КМОП-технологии 45 нм с девятью слоями металлизации. Архитектура ПЛИС этой серии отличается от структуры кристаллов семейств Spartan, выпускаемых ранее, использованием логических и специализированных ресурсов.
Таким образом, в ПЛИС серии Spartan-6 эффективно сочетаются специализированные аппаратные модули и архитектурные решения, используемые в кристаллах семейств Virtex-5 LX, Virtex-5 LXT, Virtex-5 SXT, Virtex-5 FXT, Virtex-5 TXT и Virtex-6 LXT, Virtex-6 SXT.
Таблица 3.1 - Характеристики XC6SLX4.
| Тип ресурсов ПЛИС | Тип кристалла | |||
| XC6SLX4 | ||||
| Логические ресурсы | Количество секций Slices | 600 | ||
| Общее число триггеров CLB | 4800 | |||
| Число логических ячеек Logic Crlls | 3840 | |||
| Ресурсы памяти | Объем распределенной памяти (1К = 1024 бит) | 75К | ||
| Количество модулей блочной памяти Block RAM емкостью 18 кбит | 12 | |||
| Объем блочной памяти Block RAM (1К = 1024 бит) | 216 К | |||
| Модули синхронизации | Количество блоков управления синхронизацией Clock Management Tiles (CMT) | 2 | ||
| Число цифровых модулей управления синхронизацией Digital Clock Manager (DCM) | 4 | |||
| Число аналоговых модулей фазовой автоподстройки частоты Phase-Locked-Loop | 2 | |||
| Встроенные специализированные аппаратные модули | Число аппаратных секций DSP48A1 | 8 | ||
| Ресурсы ввода/вывода
| Количество банков ввода/вывода | 4 | ||
| Максимальное число несимметричных контактов | 132 | |||
| Максимальное число дифференциальных пар выводов | 66 | |||
| Конфигурация памяти | Объем конфигурационной памяти, Мбит | 2,7 | ||
Внутреннее тактирование каждой ПЛИС осуществляется своим тактовым генератором с частотой 20 МГц, минимальная частота должна быть сопоставима со скоростью работы интерфейса RS-485, то есть не меньше 10 МГц.
Рисунок 3.1 – Тактовый генератор
Внешнее тактирование обоих ПЛИС осуществляется от трехканального тактового генератора, представленного на рисунке 3.2. Тактовую частоту общего генератора целесообразно выбрать меньше, чем в каждом канале, так как при поступлении тактовых импульсов Т1, Т2, Т3 вычислительные каналы выполняют один такт и ожидают поступления следующего такта. Данный тактовый генератор можно считать трехканальным, так как отказ в одном из каналов не сможет повлиять на другой канал ввиду присутствия логического элемента «НЕ».
Рисунок 3.2 – Общий тактовый генератор.
3.2 Разработка принципиальных электрических схем устройств сопряжения с объектами управления.
|
|
|
Сигналы, предназначенные для светофора, будут приходить по интерфейсу RS-485 (англ. Recommended Standard 485), EIA-485 (англ. Electronic Industries Alliance-485) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина».
Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485:
· До 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети,
· Максимальная длина одного сегмента сети: 1200 метров,
· Только один передатчик активный,
· Максимальное количество узлов в сети — 256 с учётом магистральных усилителей,
· Характеристика скорость обмена/длина линии связи (зависимость экспоненциальная):
ü 62,5 кбит/с, 1200 м (одна витая пара),
ü 375 кбит/с, 300 м (одна витая пара),
ü 500 кбит/с,
ü 1000 кбит/с,
ü 2400 кбит/с, 100 м (две витых пары),
ü 10000 кбит/с 10 м.
Приведение сигнала к уровню стандарта осуществляет микросхема MAX490. Внешний вид микросхемы MAX490 и назначение ее выводов приведены на рисунке 3.3 и в таблице 3.2 соответственно.
Рисунок 3.3 – Внешний вид микросхемы МАХ490
Таблица 3.2 – Назначение выводов МАХ490
|
|
|
| Обозначение | Назначение |
| A | вход |
| B | выход |
| Vcc | питание +5В |
| RO | разрешение передачи |
| Z | вход |
| Y | выход |
| GND | земля |
| DI | разрешение приёма |
Схема сопряжения с линией приведена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Схема сопряжения с линией.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 323; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!