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Performanceschub
dank CompactPCI Serial

Individuelle Visionsysteme nach Maß

Anbieter von industriellen Visionsystemen setzen immer stärker auf modulare Embedded Computing Standards wie CompactPCI (cPCI), weil sie einen robusten Formfaktor benötigen, der gleichzeitig ein hohes Maß an Individualisierung erlaubt, um eigens zugeschnittene Systemlösungen zu realisieren. Mit der seriellen Auslegung des PICMG-Standards CompactPCI bietet dieser einen enormen Performanceschub und ist für den Einsatz in High-End-Visionsystemen prädestiniert.
Höhere Auflösungen, Bildraten und Verarbeitungsgeschwindigkeiten ermöglichen es, Qualitätsinspektionen und Pick&Place zu optimieren. Angewandt werden dabei immer komplexere Algorithmen zur Konturenerkennung in 3D und Echtzeit, um z.B. eine schnellere und zuverlässigere Form- und Lagekontrolle zu realisieren. Möglich ist die Umsetzung solch komplexer Aufgaben nur durch leistungsfähige Rechnersysteme, an die z.B. mehrere GigE-Vision Kameras mit hoher Auflösung und Farbtiefe oder USB3.0-Kameras angeschlossen werden. cPCI Serial bietet für diese Aufgaben ein neues Level an Leistungsfähigkeit. Die Weiterentwicklung des klassischen cPCI-Standards spezifiziert kompakte, modulare und dank Serial-Auslegung besonders leistungsfähige Systeme. Dabei kommunizieren die Boards im System über eine Backplane mit GigE, PCI-Express, Sata und USB Verbindungen. Hervorzuheben ist, dass bereits die neuesten Schnittstellen wie USB 3.0, Sata 6Gb/s oder PCI-Express 3.0 unterstützt werden. Durch die Verwendung der seriellen Schnittstellen ist es möglich, mehrere GB/s an Daten zu übertragen (Zum Vergleich: Der höchstmögliche Datendurchsatz in einem cPCI-System mit einem 32bit/66MHz PCI Bus beträgt 0,264GB/s). Das Vorhandensein serieller Backplane-Verbindungen, wie USB oder GigE, bietet einen weiteren Vorteil: Es ermöglicht modulare skalierbare Systemlösungen, die bei Bedarf erweitert werden können. Damit ist es möglich, Systeme zu realisieren, in denen anfangs ein Prozessorboard und später mehrere Boards parallel an den Algorithmen arbeiten. Folglich sind mit cPCI Serial ganz neue und leistungsfähigere Systemkonfigurationen möglich als bisher.

Erhöhter Datendurchsatz und verbesserte Interoperabilität

Der Hauptunterschied zwischen beiden Standards ist, dass der cPCI Serial Standard auf einem neuen, leistungsstarken Steckverbinder aufsetzt, der zum einen durch seine hohe Anzahl von Signalpins überzeugt, zum anderen Daten mit einer Geschwindigkeit von 12Gb/s und mehr überträgt. Damit gewährleistet der Stecker eine optimale Übertragung aktueller Schnittstellen und bietet Spielraum, um auch zukünftige Busfrequenzen zu unterstützen. Zudem wurde am Backplane-Aufbau gearbeitet. Nach der cPCI Serial Spezifikation besteht diese aus einem Systemslot sowie acht Peripherieslots. Der Systemslot agiert als Ausgangspunkt zur sternförmigen Versorgung eines jeden Peripherieslots mit PCI-Express, Sata und USB. Ethernet kann sowohl als Star- als auch als Full-Mesh-Topologie umgesetzt werden. Da bereits so viele Schnittstellen auf der Backplane spezifiziert wurden, fördert dies die Offenheit und damit die Interoperabilität von Produkten verschiedener Hersteller.

Mechanik und Migration

cPCI Serial verwendet wie cPCI die 19″-Mechanik nach IEC1101, das heißt vorhandene Chassis, Lüfterwannen oder Frontplatten und Führungsschienen können weiter verwendet werden. Um Probleme beim Stecken der Karten zu vermeiden, wurde ein mittig auf der Backplane sitzendes Führungselement eingeführt, welches das exakte Stecken der Boards besser unterstützt und zudem ein Verbiegen der Leiterkarte verhindern soll. Da cPCI bereits eine große installierte Basis hat und Kunden einen einfachen Umstieg in eine serielle Welt zu bieten, gibt es bereits Lösungen, um cPCI mit cPCI Serial zu verbinden. Somit können die Anwender ihre Visionsysteme relativ einfach überführen, ohne bestehende cPCI-Peripheriekarten ausmustern zu müssen. Die Verbindung des klassischen cPCI-Standards mit cPCI Serial lässt sich durch Bridges realisieren. Diese können z.B. auf dem Systemboard umgesetzt werden. Kontrons erstes cPCI Serial CPU Board CPS3003-SA bietet eine solche Bridge-Funktionalität. Es ist optional mit einem Erweiterungsboard erhältlich, das die Umsetzung von PCI Express zu PCI ermöglicht und die Signale auf die Backplane führt.

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