eng
Выпуск #1/2018
Дж. Уилсон
Полнофункциональные и гибкие контроллеры ввода-вывода последнего поколения для промышленных и встраиваемых вычислительных систем
Полнофункциональные и гибкие контроллеры ввода-вывода последнего поколения для промышленных и встраиваемых вычислительных систем
Просмотры: 2088
Рассмотрено последнее поколение контроллеров ввода-вывода от компании Microchip семейства SCH322X Super I/O, которые отличаются расширенным набором функций, компактными размерами корпусов и длительным жизненным циклом.
УДК 621.3.049.774 | ВАК 05.27.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2018.172.1.98.100
УДК 621.3.049.774 | ВАК 05.27.00
DOI: 10.22184/1992-4178.2018.172.1.98.100
Теги: i/o controller lpc bus lpc-шина microchip parallel port sch322x super i/o family serial port контроллер ввода-вывода параллельный порт последовательный порт семейство sch322x super i/o
Для современных промышленных и встраиваемых вычислительных систем все чаще требуются гибкие и экономичные решения, которые позволяют расширить функциональные возможности и в то же время уменьшить габариты конечного устройства. К таким решениям относится последнее поколение контроллеров ввода-вывода от компании Microchip – семейство SCH322X Super I / O. Микросхемы, доступные в версиях для промышленного диапазона температур, отличаются расширенным набором функций, компактными размерами корпусов и длительным жизненным циклом. Применение их в промышленных и встраиваемых приложениях дает возможность реализации оптимальных с точки зрения затрат проектов. Рассмотрим особенности этого семейства.
Знаете ли вы, что разнообразные вычислительные устройства, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, по уровню производительности не уступают самым продвинутым современным компьютерам? В отличие от ноутбуков и планшетов, для этих устройств, ориентированных на применение в промышленных и встраиваемых вычислительных системах, характерно нестандартное конструктивное исполнение. Примером может служить кассовый терминал в ближайшем продовольственном магазине или информационная стойка в аэропорту для регистрации на полет, изменения забронированного места или печати посадочного талона. Это может быть также офисное многофункциональное устройство, которое печатает, сканирует документы, отправляет факсы и т. д. К другим вычислительным системам такого рода относятся игровые консоли, тонкие клиенты, телеприставки, системы промышленной автоматики, персональные компьютеры (ПК) повышенной надежности и одноплатные компьютеры.[1]
Встраиваемые и промышленные вычислительные системы с каждым новым поколением становятся все компактнее и в то же время предоставляют более широкий набор функций. Одновременно они должны поддерживать интерфейсы ввода-вывода прежних поколений, такие как параллельные порты, а в некоторых случаях и контроллеры гибкого диска. Таким требованиям удовлетворяют контроллеры ввода-вывода на компьютерных материнских платах, которые часто называют суперконтроллерами ввода-вывода (Super I / O). Суперконтроллер ввода-вывода – это тип полупроводникового чипа, впервые примененный на материнских платах персональных компьютеров, который сочетает в себе различные унаследованные от прошлых поколений компьютеров интерфейсы ввода-вывода. К таким интерфейсам относятся параллельный порт (обычно используется для принтеров), последовательные порты UART, контроллер клавиатуры и порты PS / 2 для интерфейсов клавиатуры и мыши. Наряду с этим суперконтроллеры ввода-вывода могут быть оснащены низкоскоростными устройствами, такими как датчики температуры, напряжения и скорости вентилятора, устройства автоматического управления скоростью вентилятора, контроллеры инфракрасного порта, сторожевые таймеры и интерфейс ввода-вывода общего назначения (GPIO). В современных контроллерах ввода-вывода используется LPC-шина для связи с центральным процессором. Сочетание многих функций на одном кристалле уменьшает количество компонентов на материнской плате, тем самым снижая стоимость производства изделия.
Компания Microchip представила семейство полнофункциональных и гибких суперконтроллеров ввода-вывода – SCH322X, которые отличаются расширенным функционалом и в то же время позволяют снизить габариты и стоимость разрабатываемой системы. У каждого контроллера нового семейства свои особенности, в частности, различное сочетание последовательных портов, параллельных портов и PS / 2-портов с гибким интерфейсом ввода-вывода общего назначения (GPIO) и монитором температуры и напряжения, отвечающим лучшим мировым достижениям. Все это позволяет создавать более эффективные с точки зрения затрат промышленные приложения.
Спроектированное для работы с архитектурой x86 семейство SCH322X содержит шесть микросхем для различных приложений: SCH3221, SCH3222, SCH3223, SCH3224, SCH3226 и SCH3227 (см. таблицу). Разное число последовательных портов в сочетании с аппаратным мониторингом, наличие или отсутствие контроллера клавиатуры – лишь несколько примеров предлагаемых пользователю конфигураций микросхем.
Микросхема SCH3227 – наиболее продвинутая в семействе – это контроллер ввода-вывода с напряжением питания 3,3 В и LPC-интерфейсом, который работает на частоте от 16 до 33 МГц и поддерживает как традиционные, так и современные версии архитектуры на базе x86-процессора. SCH3227 содержит контроллер клавиатуры, средства аппаратного мониторинга, логику управления питанием и связующую логику материнской платы. В состав микросхемы также входят параллельный порт, четыре полных последовательных порта и опционально два дополнительных последовательных порта на четыре линии. В качестве последовательных портов используются NS16550-совместимые UART, поддерживающие скорость передачи данных до 1,5 Мбит / с.
В микросхеме предусмотрен аппаратный мониторинг для слежения за температурой, напряжением и скоростью вращения вентилятора. Эта функция обеспечивает также автоматическое программируемое управление скоростью вентилятора. Доступны три счетчика оборотов вентилятора и три ШИМ-выхода управления вентилятором. Устройство способно предупреждать систему о выходе рабочих режимов за установленные пределы и в соответствии с этим автоматически регулировать скорость вращения вентиляторов охлаждения. Как показано на рисунке, вентиляторы используются для регулировки температуры главного процессора, источника питания и системной памяти.
Дополнительные системные функции в микросхеме SCH3227 доступны через 40 линий интерфейса ввода-вывода общего назначения (GPIO). Выводы этого интерфейса можно использовать в качестве дополнительных портов ввода-вывода, входов управления прерываниями, выходов мощных светодиодов и даже инфракрасных портов.
Последнее поколение семейства контроллеров ввода-вывода поставляется в более компактных корпусах, чем предыдущее. Микросхема SCH3227 доступна в 144-выводном корпусе WFBGA (9 Ч 9 мм) в версиях, рассчитанных на коммерческий и промышленный диапазон рабочих температур. Устройства семейства также предлагаются в компактных корпусах BGA, экономящих место на плате. Сочетание в этих контроллерах как традиционных, так и современных функций ввода-вывода на одном кристалле дает возможность снизить общее количество компонентов, требуемых для реализации проекта с оптимальными затратами.
Зачастую после завершения проекта разработчику приходится перерабатывать схему печатной платы из-за прекращения поставок ключевых компонентов. Обширный опыт Microchip по созданию продуктов для ведущих производителей ПК позволил компании предложить такое замечательное решение, как семейство SCH322X, которое отличается длительным жизненным циклом и позволяет управлять рисками, связанными с внедрением инноваций, на протяжении всего срока службы конечного продукта.
Благодаря широкому набору функций и компактным габаритам корпусов микросхем семейства SCH322X Super I / O можно выбрать оптимальное решение для создания встраиваемой или промышленной вычислительной системы. Дополнительную информацию можно найти на сайте компании Microchip на страницах, посвященных продуктам для настольных компьютеров и контроллерам ввода-вывода. ●
Знаете ли вы, что разнообразные вычислительные устройства, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, по уровню производительности не уступают самым продвинутым современным компьютерам? В отличие от ноутбуков и планшетов, для этих устройств, ориентированных на применение в промышленных и встраиваемых вычислительных системах, характерно нестандартное конструктивное исполнение. Примером может служить кассовый терминал в ближайшем продовольственном магазине или информационная стойка в аэропорту для регистрации на полет, изменения забронированного места или печати посадочного талона. Это может быть также офисное многофункциональное устройство, которое печатает, сканирует документы, отправляет факсы и т. д. К другим вычислительным системам такого рода относятся игровые консоли, тонкие клиенты, телеприставки, системы промышленной автоматики, персональные компьютеры (ПК) повышенной надежности и одноплатные компьютеры.[1]
Встраиваемые и промышленные вычислительные системы с каждым новым поколением становятся все компактнее и в то же время предоставляют более широкий набор функций. Одновременно они должны поддерживать интерфейсы ввода-вывода прежних поколений, такие как параллельные порты, а в некоторых случаях и контроллеры гибкого диска. Таким требованиям удовлетворяют контроллеры ввода-вывода на компьютерных материнских платах, которые часто называют суперконтроллерами ввода-вывода (Super I / O). Суперконтроллер ввода-вывода – это тип полупроводникового чипа, впервые примененный на материнских платах персональных компьютеров, который сочетает в себе различные унаследованные от прошлых поколений компьютеров интерфейсы ввода-вывода. К таким интерфейсам относятся параллельный порт (обычно используется для принтеров), последовательные порты UART, контроллер клавиатуры и порты PS / 2 для интерфейсов клавиатуры и мыши. Наряду с этим суперконтроллеры ввода-вывода могут быть оснащены низкоскоростными устройствами, такими как датчики температуры, напряжения и скорости вентилятора, устройства автоматического управления скоростью вентилятора, контроллеры инфракрасного порта, сторожевые таймеры и интерфейс ввода-вывода общего назначения (GPIO). В современных контроллерах ввода-вывода используется LPC-шина для связи с центральным процессором. Сочетание многих функций на одном кристалле уменьшает количество компонентов на материнской плате, тем самым снижая стоимость производства изделия.
Компания Microchip представила семейство полнофункциональных и гибких суперконтроллеров ввода-вывода – SCH322X, которые отличаются расширенным функционалом и в то же время позволяют снизить габариты и стоимость разрабатываемой системы. У каждого контроллера нового семейства свои особенности, в частности, различное сочетание последовательных портов, параллельных портов и PS / 2-портов с гибким интерфейсом ввода-вывода общего назначения (GPIO) и монитором температуры и напряжения, отвечающим лучшим мировым достижениям. Все это позволяет создавать более эффективные с точки зрения затрат промышленные приложения.
Спроектированное для работы с архитектурой x86 семейство SCH322X содержит шесть микросхем для различных приложений: SCH3221, SCH3222, SCH3223, SCH3224, SCH3226 и SCH3227 (см. таблицу). Разное число последовательных портов в сочетании с аппаратным мониторингом, наличие или отсутствие контроллера клавиатуры – лишь несколько примеров предлагаемых пользователю конфигураций микросхем.
Микросхема SCH3227 – наиболее продвинутая в семействе – это контроллер ввода-вывода с напряжением питания 3,3 В и LPC-интерфейсом, который работает на частоте от 16 до 33 МГц и поддерживает как традиционные, так и современные версии архитектуры на базе x86-процессора. SCH3227 содержит контроллер клавиатуры, средства аппаратного мониторинга, логику управления питанием и связующую логику материнской платы. В состав микросхемы также входят параллельный порт, четыре полных последовательных порта и опционально два дополнительных последовательных порта на четыре линии. В качестве последовательных портов используются NS16550-совместимые UART, поддерживающие скорость передачи данных до 1,5 Мбит / с.
В микросхеме предусмотрен аппаратный мониторинг для слежения за температурой, напряжением и скоростью вращения вентилятора. Эта функция обеспечивает также автоматическое программируемое управление скоростью вентилятора. Доступны три счетчика оборотов вентилятора и три ШИМ-выхода управления вентилятором. Устройство способно предупреждать систему о выходе рабочих режимов за установленные пределы и в соответствии с этим автоматически регулировать скорость вращения вентиляторов охлаждения. Как показано на рисунке, вентиляторы используются для регулировки температуры главного процессора, источника питания и системной памяти.
Дополнительные системные функции в микросхеме SCH3227 доступны через 40 линий интерфейса ввода-вывода общего назначения (GPIO). Выводы этого интерфейса можно использовать в качестве дополнительных портов ввода-вывода, входов управления прерываниями, выходов мощных светодиодов и даже инфракрасных портов.
Последнее поколение семейства контроллеров ввода-вывода поставляется в более компактных корпусах, чем предыдущее. Микросхема SCH3227 доступна в 144-выводном корпусе WFBGA (9 Ч 9 мм) в версиях, рассчитанных на коммерческий и промышленный диапазон рабочих температур. Устройства семейства также предлагаются в компактных корпусах BGA, экономящих место на плате. Сочетание в этих контроллерах как традиционных, так и современных функций ввода-вывода на одном кристалле дает возможность снизить общее количество компонентов, требуемых для реализации проекта с оптимальными затратами.
Зачастую после завершения проекта разработчику приходится перерабатывать схему печатной платы из-за прекращения поставок ключевых компонентов. Обширный опыт Microchip по созданию продуктов для ведущих производителей ПК позволил компании предложить такое замечательное решение, как семейство SCH322X, которое отличается длительным жизненным циклом и позволяет управлять рисками, связанными с внедрением инноваций, на протяжении всего срока службы конечного продукта.
Благодаря широкому набору функций и компактным габаритам корпусов микросхем семейства SCH322X Super I / O можно выбрать оптимальное решение для создания встраиваемой или промышленной вычислительной системы. Дополнительную информацию можно найти на сайте компании Microchip на страницах, посвященных продуктам для настольных компьютеров и контроллерам ввода-вывода. ●
Отзывы читателей
