Обмен данными с компьютером, Принимаю советы и замечания по модернизации старого проекта Опции

[Boris_TS]

Тему создал в этой ветке конференции, ибо надо заменить старое ПЛИС решение на новое или на что-то вообще другое.

Как лучше модифицировать имеющееся решение:

Имеется система сбора данных - ящик 19 дюймовый 4U. Внутри ящика самопальный cross на 10 плат расширения и 1 плата управления. От платы управления шел самопальный канал связи (6 диф. пар по 50МГц) к PCI плате (32бита 5V), втыкаемой в обычный компьютер.

Назрела необходимость изменить ввод данных в компьютер (отказаться от самопальной PCI платы, да и аналогичного канала передачи данных).

Cross и пачки различных плат расширения переделывать ой как неохота, а поэтому имеем такое схемно-убогое решение: от каждой платы расширения (ввода и обработки данных) к
блоку управления тянется по 6 LVPECL пар (если быть более точным, то Xilinx LVPECL аля Virtex-E/Spartan-2E) - по 4 к плате расширения и по 2 к блоку управления, итого 60 пар.

Груды LVPECL пар, заходящих на блок управления, подаются на 2 XCV50E-7PQ240, каждый Virtex-E занимался работой со своей половиной шины. Первый мультиплексировал поточные данные от плат расширения и заливал эти данные в PC (по однонаправленной шине). Второй обрабатывал запросы от PC (записать конфигурационную информацию/считать оную из плат расширения). При таком построении системы получалось 2 независимых шины, простое решение в ПЛИС (почти что одни мультиплексоры и коммутаторы). Особенностью аппарата является то, сбор данных необходимо производить с привязкой к пространственной координате, т.е. весьма шустро реагировать на изменения скорости подвижного объекта, в котором собран измерительный комплекс - в том числе и из-за этой особенности стандартные платы ввода данных в PC не использовались (может быть зря ?).

Конструктивно блок управления может быть полноразмерной ISA (PCI) платой – с местом проблем нет – задняя планка ISA (KHPC) Bracket.

Поток (по, как я это безобразие назвал, «Control Bus») данных управления в обе стороны не превышает 1 Мбит/с.
Поток данных (по, как я это безобразие назвал, «Data Bus») от плат расширения к PC пока не превышает 16 Мбит/с, но хочется развивать (потихонечку) одну из модификаций плат расширения... и раздуть поток до 105 Мбит/с, а затем и до 210 Мбит/с (из-за возрастающих пожеланий заказчика).

Думаю надо бы переделать передачу данных на Ethernet (а лучше бы с полной поддержкой TCP/IP). А вот тут и возникают вопросы как бы это получше сделать... Т.к. изделия не серийные, то можно использовать компоненты (в т.ч. ПЛИС) ценой в несколько тысяч рублей.
1. Может собрать почти как и было: поставить 2 Startan-3AN TQ144 (теоретически запаять BGA корпуса можно у соседей, но разводкой печатной платы под BGA пока не занимался, а чувствую, что это не делается с наскоку)... и приторочить к каждому Spartan’у по некоей фиговине (у которой с одной стороны какая-то шина, а с другой Ethernet (а лучше сразу TCP/IP) - знать бы еще как оные зовутся ?) ?
2. А может быть поставить одну ПЛИС и собрать там могучий мультиплексор, разгребающий данные к/от Ethernet ?
3. Может есть другие варианты - получше гигабитного Ethernet ???

P.S. работаю только с ПЛИС Xilinx. С EDK пока еще не работал...

[murmel1]

Рекомендую задуматся о USB - сложность на порядок меньше, чем у Ethernet, море примеров. Скорость можно получить 20 Мбайт/сек.

[zltigo]

Рекомендую задуматся о USB - сложность на порядок меньше, чем у Ethernet, море примеров. Скорость можно получить 20 Мбайт/сек.

Все с точностью ДО НАОБОРОТ кривизна и сложность на порядок больше, нежели у классического и простого, как лом Ethernet.

[SM]

Все с точностью ДО НАОБОРОТ кривизна и сложность на порядок больше, нежели у классического и простого, как лом Ethernet.

Тогда уж посоветуйте нам, темным, такое же простое решение для Eth, сравнимое по цене и пропускной, как CY7C68013 для USB. Wiznet? Когда я ним имел дело, он по производительности далек был от CY.

[zltigo]

CY7C68013 ... Wiznet....

Да, как все запущено. Оказывется Вы на самом не имеете представления не только об Ethernet, но и о USB , поскольку оперируете на уровне внешних приблуд к микроконтроллерам содержащих некие дополнительные микроконтроллеры и "готовые" стеки. По нынешим временам вполне приличное железо, как USB, так и Ehernet MAC несут на себе даже микроконтроллеры стоимостью в единицы баксов. Про старшие модели микроконтроллеров и говорить нечего. Сравнивать и делать "выводы" о сложности из сравнения помянутых Вами костылей для не желающих ничего знать о USB/Ethernet просто неразумно.

[SM]

Оказывется Вы на самом не имеете представления не только об Ethernet, но и о USB
...
Сравнивать и делать "выводы" о сложности из сравнения помянутых Вами костылей для не желающих ничего знать о USB/Ethernet просто неразумно.

Не делайте тупых ложных выводов на пустом месте. Я реализовал и УСБ high speed в ASIC, и Ethernet MAC делал, но правда до серии второе не дошло. И я отлично знаю, что такое УСБ, и что такое Ethernet до самого нижнего уровня вплоть до схемы трансивера на транзисторном уровне. Точно также как и знаю, что засовывать маки и УСБы в ПЛИС нет никакого смысла (за редким исключением, как например отсутствие места на плате под мост), когда есть внешние решения, удешевляющие систему и упрощающие разработку.

Повторяю вопрос еще раз, причем уже расширено. Назовите теперь не только мост Ethernet<=>ПЛИС, но и мост USB<=>ПЛИС, хоть как то сравнимые по цене при пропускной способности не меньше, чем у CY7C68013 и не требующие написания дополнительного софта (изменение VID/PID у CY в готовом софте я за написание софта не считаю).

P.S. И я не думаю, что несмотря на Ваш статус в форуме, Вы имеете право на клевету. А утверждение (не предположение, а утверждение) о том, что я знаю, а что нет, при том ложное, я расцениваю именно так.

На CY78013 все делается на порядок проще. Есть способ реализовать еще проще?

Сложно сказать проще ли (на мой взгляд проще, чем 68013 нет ничего), но есть вариант использования мостов USB-IDE/ATA, навроде TUSB6250.
И не слушайте тех, кто скажет, что запихать все УСБ (кроме трансивера) в ПЛИС проще, чем использовать готовый мост. Это провокация! Это гораздо сложнее, особенно когда дойдет до сертификации в USB-IF....

[zltigo]

не требующие написания дополнительного софта....

Эквивалентно - скажите, как сделать так, что-бы ничего не делать? Дайте мне мои любимые протезы . Ну не нужны они. В данном случае для Ethеrnet, который Вы судя по Вашей реакции не отличаете от TCP/IP на самом деле даже UDP/TCP/IP не нужны - голые фреймы, максимум с чем-нибудь типа IEEE 802.3 в заголовке. Со стороны PC RAW Socket и вперед.

И не слушайте тех, кто скажет, что запихать все УСБ (кроме трансивера) в ПЛИС проще, чем использовать готовый мост. Это провокация! Это гораздо сложнее, особенно когда дойдет до сертификации в USB-IF....

1. USB в даном случае нужно пихать не в FPGA а куда подальше...
2. Реализация MAC Ethernet вполне обыденное дело, да и из внешние навешивать никто не мешает, не говоря уже о том, что просто берется любой 32битник по вкусу с MAC на борту.
3. И никаих проблем с совершенно ненужными USB наворотами, "сертификациями", "драйверами" и их конфликтами.

И не забывайте и о том, что когда вы сделаете ethernet устройство, вам придется еще и решать проблему множественного доступа (с разных компов).

Вы хоть сами-то поняли что сказали? Если под "проблемой" понимается принципиальная возможность доступа из локальной сети, то ставите отдельный Ethernet контроллер в PC и получаете точка-точка.

+Много. Системы сбора, обработки и документирования данных с USB-интерфейсом успешно работают и в авиации, и в экстренных службах, и еще много где.

А Ethernet, типа, нигде не работает и вообще "покойник"

[SM]

В данном случае для Ethеrnet, который Вы судя по Вашей реакции не отличаете от TCP/IP на самом деле даже UDP/TCP/IP не нужны - голые фреймы, максимум с чем-нибудь типа IEEE 802.3 в заголовке. Со стороны PC RAW Socket и вперед.

Почему это я вдруг не отличаю? Я Wiznet лишь как пример привел, и ни разу не говорил, что обязательно используется TCP/IP, это лишь очередная Ваша фантазия. В нем удобные RAW-сокеты, он недорог, и он с PHY.

А Ethernet, типа, нигде не работает и вообще "покойник"

А я и нигде не говорил, что он не работает, или плох. Он просто сложнее в реализации. Если линк на УСБ мегабайт так 10-20 в секунду поднимается одним мизинцем левой руки с имеющимися красивыми и удобными мостами за час работы, то аналогичное с ethernet - повозиться придется с недельку. А чтобы было как с УСБ - "воткнул и работает везде и сразу без ручных настроек" - так и все пару недель.

не говоря уже о том, что просто берется любой 32битник по вкусу с MAC на борту.

Вот, наконец-то, чего я от Вас и добиваюсь. А теперь подробнее - какой именно, для примера. Чтобы был с PHY, чтобы прокачал 20 Мбайт/с в ФПГА, и чтобы стоил $5..6, как имеющиеся аналогичные по пропускной USB-мосты, и чтобы работы по поднятию этой связки было сравнимо с поднятием линка на USB.

[zltigo]

аналогичное с ethernet - повозиться придется с недельку.

Физика Ethernet, поднимается тем-же мизинцем ровно за такое-же время, причем жто время сопоставимо со временем поднятия физики и любого другого пакетного интерфейса. Стек протоколов не нужен, Все точно так-же, только нет жесткой завязки на конкретного производителя, его стеки, его драйвера....

А чтобы было как с УСБ - "воткнул и работает везде и сразу без ручных настроек"

Если-бы я НЕ БЫЛ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ множества разных USB устройств, то я, возможно, и мог-бы отнестись к Вашми утверждениям с большим доверием

Вот, наконец-то, чего я от Вас и добиваюсь. А теперь подробнее - какой именно, для примера. Чтобы был с PHY, чтобы прокачал 20 Мбайт/с в ФПГА, и чтобы стоил $5..6,

А без PHY, типа уже совсем не годятся? Или за 6 долларов 50 центов тоже? Ой! А у Ethernet еще и "трансформатор"....Мы о чем разговариваем? Об штучной разработке, которая должна жить и развиваться и не умереть, напиример, по причине того, что фирма производящая "красивые USB мосты" не обеспечила совместимость с какой-нибудь операционкой, или о массовом бытовом устройстве со сроком морального старения в пару лет? "20 мегабайт с FPGA" красивые слова - конкретно глянул CYPRESS - восьмибитовая шина, 4-6 тактов на запись, 48 тактовая... 20 мегабайт говорите . Это только ограничение на стыке с FPGA. Дальше еще вмешивается собственно контроллер и все USBишное хозяйство на на стороне PC. Да тупо, но быстро гнать поток, если никто не мешает, у USB получается хорошо, но забывать, что USB периферийное устройство есть сугубо подчиненное и неравноправное .
P.S.
Ну а за 9-12-14 баксов, это уже какой-нибудь ARM9 c Ethernet (впрочем и USB ) на борту и 8-16-32bit шиной.

[SM]

Если-бы я НЕ БЫЛ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ множества разных USB устройств, то я, возможно, и мог-бы отнестись к Вашми утверждениям с большим доверием

Кривых разработок много, поэтому пользователи так к УСБ и относятся.

А без PHY, типа уже совсем не годятся? Или за 6 долларов 50 центов тоже? Ой! А у Ethernet еще и "трансформатор"....Мы о чем разговариваем?

Мы разговариваем о мосте, хоть чуть чуть приближающемся по параметрам к 68013. Но Eth. По этому не дороже 6$, это оптовая цена 68013. И с PHY, потому что 68013 содержит в себе PHY (трансивер точнее). А трансформатор можно выкинуть, если речь о линке PC-девайс (именно контроллер-в-PC-девайс), без него все будет работать не хуже, чем с ним, если соблюсти согласование.

Об штучной разработке, которая должна жить и развиваться и не умереть, напиример, по причине того, что фирма производящая "красивые USB мосты" не обеспечила совместимость с какой-нибудь операционкой?

Стандарт и сертификация для того и призваны, что если кто-то что-то делает, то это работает везде. Делаете свой девайс например с протоколом "Mass Storage Device" - и оно будет работать во всех операционках, в которых этот класс устройств работает. Или любой другой подходящий класс. И производитель моста тут вообще не причем, мост он туп.

"20 мегабайт с FPGA" красивые слова - конкретно глянул CYPRESS - восьмибитовая шина, 4-6 тактов на запись, 48 тактовая... 20 мегабайт говорите .

Вы опять занимаетесь целенаправленной дезинформацией, что не есть хорошо для человека, занимающего достаточно высокую "должность" в форуме. У всех CY7C68013, даже в 56-пин корпусе, шина 16 битная (Slave FIFO), синхронная, 48-мегагерцовая, что перекрывает пропускную самой шины УСБ почти в два раза. И передача данных УСБ-ПЛИС идет никак не касаясь его набортного процессора, суть которого - лишь выдавать дескрипторы, короче обслуживать control transfer.

Ну а за 9-12-14 баксов, это уже какой-нибудь ARM9 c Ethernet (впрочем и USB ) на борту и 8-16-32bit шиной.

За 9-12-14 я и сам знаю. Но 1) Это дорого. 2) Софта в него писать придется не чета 68013-му, где VID-PID на свой поправить, и все. 3) вряд ли найдется решение в одном корпусе размером 5х5 милиметров (суффикс BAX у 68013).

Может и кривые, может у CYPRESS и самые прямые руки, но проблема в том, что жить на USB вы будете все вместе и с разработчиками кривых девайсов, с разработчиками кривых драйверов и с разработчиками разных операционок.

Во первых - руки Cypress не причем. Они сделали "как бы MAC" только УСБ. Вроде как вполне безглючный. А остальная глюкавость зависит лишь от того, кто этот мост использует.
Во вторых - не нравится жить совместно с другими глючными девайсами - повесить на отдельный контроллер, как Вы предлагаете поступить с Eth. Причем с той же целью - гарантии пропускной со стороны PC и невмешательства в поток других девайсов.

Говорть Вы можете что угодно, но если кроме русского языка владеете и арифметикой, то советую произвести пару операций деления над цифирями приведенными в мануале производителем для параллельного интерфейса и оценить результат

Лехко. Имеем 16 бит и 48 мегагерц. На пересылку пакета в 512 байт затраты таковы - 1 такт - обнаружение флага наличия данных в FIFO и RD в ноль, второй такт - получение данного после RD, третий....258-й - считывание 256 слов. Добавлю еще два такта на возможные задержки из-за неуспевания выходов фпга и сетапов CY. Итого 260 тактов на 512 байт при 48 МГц, итого 5.42 мкс, итого 94 МБайт/с. При том, что USB (bulk) может обеспечить физически лишь 53 МБайт/с.