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Sibas PN

Einbindung von Subsystemen an PROFINET

PN PC/104 Hardwarebeschreibung

Erstausgabe:

Stand:

Dokumentenversion:

19.November 2007

21. Januar 2010

1.6 Seitenzahl:

37

Dokumentenkennz.: A2B00073902D

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Sibas PN Einbindung von Subsystemen an PROFINET Version Hardwarebeschreibung PN PC/104 Seite 2 / 37 Copyright (C) Siemens AG 2007 All Rights Reserved

1.6

Zertifizierung

Die in dieser Dokumentation aufgeführten Produkte und Systeme werden unter Anwendung eines von DQS zertifizierten Qualitätsmanagementsystems nach DIN ISO 9001 hergestellt und vertrieben. Das DQS-Zertifikat ist in allen EQ Net-Ländern anerkannt.

Rechte

SIMATIC® und SIBAS® sind eingetragene Marke der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Dokumentation/Information können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen könnte.

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1.6

Inhalt

1 Einleitung............................................................................................................................6 1.1 Änderungsübersicht .............................................................................................................6 1.2 Inhalt des Dokumentes ........................................................................................................7 1.3 Voraussetzungen an den Leser...........................................................................................7 1.4 Dokumentenstruktur.............................................................................................................8 1.5 Referenzierte Dokumente....................................................................................................8 1.6 Normen und Richtlinien........................................................................................................8 1.7 Abkürzungen........................................................................................................................8 2 Kurzbeschreibung .......................................................................................................... 10 2.1 Betriebsarten..................................................................................................................... 10 2.1.1 PC/104 (ISA-Schnittstelle) ................................................................................................ 11 2.1.2 Buchsen PN-Schnittstelle ................................................................................................. 11 3 Bestellinformationen ...................................................................................................... 12 4 Mechanik/Abmessungen................................................................................................ 13 4.1 PC/104 Formfaktor............................................................................................................ 14 4.2 PN PC/104 180°................................................................................................................ 15 4.3 PN PC/104 90°.................................................................................................................. 16 4.4 PN PC/104 PCB Stecker und Layout ............................................................................... 17 5 Technische Daten ........................................................................................................... 18 6 Blockschaltbild ............................................................................................................... 19 7 Hardwarebeschreibung.................................................................................................. 20 7.1 Spannungsversorgung...................................................................................................... 20 7.1.1 Allgemeines ...................................................................................................................... 20 7.1.2 Versorgungsparameter ..................................................................................................... 20 7.1.3 Spannungsüberwachung .................................................................................................. 20 7.1.3.1 Unterspannung ................................................................................................................. 21 7.1.3.2 Überspannung .................................................................................................................. 22 7.2 Umgebungsbedingungen.................................................................................................. 22 7.2.1 Temperaturüberwachung.................................................................................................. 22 7.3 Prozessorkern und Speicherausbau ................................................................................ 23 7.4 Anzeigeelemente .............................................................................................................. 24 7.5 Interne Schnittstellen ........................................................................................................ 25 7.5.1 PC104 / C16X Schnittstelle............................................................................................... 25 7.5.1.1 Steckerbelegung ............................................................................................................... 26 7.5.2 PC104 Speicherbereiche und IRQ Nutzung..................................................................... 28 7.5.3 Abweichungen zum PC104 Standard............................................................................... 28 7.5.3.1 Timingparameter an der PC104 Schnittstelle................................................................... 30 7.5.3.1.1 Lesezugriff im PC104 Modus............................................................................................ 31 7.5.3.1.2 Lesezugriff im C16x Modus .............................................................................................. 31 7.5.3.1.3 Schreibzugriff im PC104 Modus ....................................................................................... 32 7.5.3.1.4 Schreibzugriff im C16x Modus.......................................................................................... 32 7.5.4 Steckerbelegung der zusätzlichen Spannungsversorgung .............................................. 33 7.6 Externe Schnittstellen ....................................................................................................... 34 7.6.1 Ethernetschnittstellen........................................................................................................ 34 8 Unterschiede zur MVB PC/104 Baugruppe .................................................................. 36 8.1 Allgemeines ...................................................................................................................... 36 8.2 Stromversorgung / Verlustleistung.................................................................................... 36 8.3 Signale .............................................................................................................................. 36 8.4 Mechanik........................................................................................................................... 36 9 Integration........................................................................................................................ 37

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1.6

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1-1 Änderungsübersicht ..............................................................................................6

Tabelle 1-2 Referenzierte Dokumente .....................................................................................8

Tabelle 1-3 Normen und Richtlinien .........................................................................................8

Tabelle 1-4 Abkürzungen im Dokument ...................................................................................9

Tabelle 3-1 Bestellinformationen............................................................................................12

Tabelle 5-1 Technische Daten PN PC/104 ............................................................................18

Tabelle 7-1 Versorgungsparameter (vorläufig).......................................................................20

Tabelle 7-2 Umgebungsbedingungen ....................................................................................22

Tabelle 7-3 Tabelle Speicheraufteilung..................................................................................23

Tabelle 7-4 Anzeigen .............................................................................................................24

Tabelle 7-5 PC104 Steckerbelegung .....................................................................................27

Tabelle 7-6 Lesezugriff PC104...............................................................................................28

Tabelle 7-7 AC Parameter......................................................................................................30

Tabelle 7-8 Belegung Spannungsversorgung X100...............................................................33

Tabelle 7-9 Belegung Ethernetport ........................................................................................35

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1.6

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1-1 Dokumentstruktur..............................................................................................8

Abbildung 2-1 Integration PN PC/104 in Subsystem..............................................................10

Abbildung 4-1 PC/104-Formfaktor nach /PC104/...................................................................14

Abbildung 4-2 Abmessungen PN PC/104 180° gerade/stehend............................................15

Abbildung 4-3 Abmessungen PN PC/104 90° gewinkelt........................................................16

Abbildung 4-4 Bestückung/Stecker PN PC/104 (Darstellung ohne Kühlkörper) ....................17

Abbildung 6-1 Blockschaltbild PN PC/104 .............................................................................19

Abbildung 7-1 LED's...............................................................................................................24

Abbildung 7-2 PC104-Stecker................................................................................................25

Abbildung 7-3 Lesezugriff PC104 Modus...............................................................................31

Abbildung 7-4 Lesezugriff C16x Modus .................................................................................31

Abbildung 7-5 Schreibzugriff PC104 Modus ..........................................................................32

Abbildung 7-6 Schreibzugriff C16x Modus .............................................................................32

Abbildung 7-7 zusätzliche Spannungsversorgung .................................................................33

Abbildung 8 Ethernet Schnittstellen .......................................................................................34

Abbildung 7-9 M12-Buchse 90°..............................................................................................34

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1.6

1 Einleitung

1.1 Änderungsübersicht

Revision Ausgabe-datum

Ersteller Geänderte Abschnitte

Änderungsgrund, ggf. Änderungsmitteilung

V1.0 19.11.2007 Wg Erste Version

V1.1 06.12.2007 Wg Alle Überarbeitung nach Review

V1.2 19.03.2008 Wg Alle Temperaturbereich angepasst -40° bis +85° C, Gewicht ergänzt.

Signalbeschreibung * ergänzt D6 korrigiert

180° Variante derzeit nicht verfügbar

V1.3 07.04.2008 Wg Alle Rechtschreibung keine inhaltlichen Veränderungen, Wert für Einschaltspitzenstrom.

V1.4 10.03.2009 Wg Alle Überarbeitungen zum Serienstand

Kühlkörper ergänzt

V1.5 05.08.2009 Wg 1.6 Link zur PC104 angepasst

V1.6 20.01.2010 Wg Alle 32MByte Flash Änderung

Tabelle 1-1 Änderungsübersicht

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1.6

1.2 Inhalt des Dokumentes

Dieses Dokument beschreibt die Hardware der PN PC/104 Baugruppe.

Die PN PC/104 Baugruppe dient der Anbindung von Subsystemen an PROFINET / Ethernet.

Der Konzeption der PN PC/104 -und damit den weiteren Ausführungen im vorliegenden Dokument- liegt der Gedanke zu Grunde, die Anbindung der Geräte an PROFINET im Sinne einer Migration vom MVB möglichst einfach zu gestalten.

So wird der Kommunikationsstack für PROFINET komplett auf der PN PC/104 Baugruppe „abgewickelt“. Ebenso werden PROFINET Dienste (Alarme, Datensatz lesen/schreiben) und Systemdienste wie Download und Upload von Daten bereits in wesentlichen Teilen durch die PN PC/104 Firmware abgedeckt.

1.3 Voraussetzungen an den Leser

Grundsätzlich werden zum Verständnis des vorliegenden Dokumentes keine speziellen Kenntnisse vorausgesetzt.

Vor der Lektüre des vorliegenden Dokumentes sollte das Dokument Einbindung von

Subsystemen an PROFINET [1] gelesen worden sein. Dieses Dokument beschreibt nämlich die grundlegende Integration von Subsystemen in PROFINET.

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1.4 Dokumentenstruktur

Nachfolgendes Bild zeigt die Dokumentenstruktur mit den wesentlichen Dokumenten:

Integration von Subsystemen in

PROFINET [1]

HardwarebeschreibungPN PC/104 [4]

(dieses Dokument)


Abbildung 1-1 Dokumentstruktur

1.5 Referenzierte Dokumente

Referenz Erläuterung (Titel, Ausgabestand, Identifikator)

[1] Einbindung von Subsystemen an PROFINET, Beschreibung und Regeln zur Subsystemintegration.

Tabelle 1-2 Referenzierte Dokumente

1.6 Normen und Richtlinien

Referenz Erläuterung

/PC104/ ifikation Version 2.5, November 2005 PC/104 Spez

http://www.pc104.org/

/SIBAS-RLH/ s Rahmenlastenheft Siba!H.6298.A275&BEC012 Version 2.8

/IEEE 802.3/

er sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access

IEEE802.3

Part 3: Carrimethod and physical layer specifications

/EN 50129/ lektronische Systeme für Signaltechnik

Bahnanwendungen - Sicherheitsrelevante e

/EN 50121/ Railway applications - Electromagnetic compatibility

/EN 50155/ Bahnanwendungen – Elektronische Einrichtungen auf Schienenfahrzeugen

Tabelle 1-3 Norm

1.7 Abkürzungen

en und Richtlinien

1.6

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1.6

Abkürzung Erläuterung

AR Application Relation

ERTEC Enhanced Real-Time Ethernet Controller (Industrial Ethernet ASIC zur PROFINET-Kommunikation)

FRAM Ferroram

IRT Isochronous Real Time

MVB Multifunction Vehicle Bus

NT Netzteil

PCB Printed Circuit Board

RT Real Time

SDRAM Synchronous Dynamic Random Access Memory

SIL Safety Integrity Level

SPI Serial Peripheral Interface

STP Shielded Twisted Pair

Tbd. To be definded

Tabelle 1-4 Abkürzungen im Dokument

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2 Kurzbeschreibung

Die PN PC/104 verbindet den parallelen PC/104-Bus mit dem PROFINET / Ethernet.

Der Datenaustausch vom PROFINET zum PC/104-Bus und umgekehrt wird dabei über das Dual Port RAM der PN PC/104 abgewickelt.

Abbildung 2-1 Integration PN PC/104 in Subsystem

2.1 Betriebsarten

Die PN PC/104-Baugruppe kann in zwei Betriebsarten (PC Mode, C16X Mode) betrieben werden, diese werden vom Host-Prozessor bei der Softwareinitialisierung vorgegeben. Der 16X-Modus ist speziell für den Anschluss einer CPU C165/C167 zugeschnitten. Andere CPUs sind möglich, wenn sie die Timinganforderungen der PN PC/104 erfüllen.

Im PC-Modus ist der PC/104-Bus /PC104/ elektrisch und logisch ISA-Bus-kompatibel.

Daher ist dieser Modus vor allem beim Einsatz der Baugruppe in PCs zu verwenden.

Die beiden Betriebsmodi unterscheiden sich:

• in den Basisadressen des Dual Port RAMs

• im durch das Dual Port RAM belegten Adressraum

• im Timingverhalten

• durch unterschiedliche Bedeutung des Ready-Signals IOCHRDY

• durch unterschiedliche Verwendung der Bussignale REFRESH#, MEMCS16# und BALE


1.6

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1.6

2.1.1 PC/104 (ISA-Schnittstelle)

Die elektrischen- und Timingeigenschaften der PC/104 Schnittstelle entsprechen weitgehend der ISA-Spezifikation /PC104/ bzw. der C16X-Spezifikation. Die Ausnahmen werden in diesem Dokument mit beschrieben.

2.1.2 Buchsen PN-Schnittstelle

Die PROFINET Anbindung an den Bus erfolgt über eine Feldbus-Einbaubuchse, ETHERNET, 4-polig, M12 SPEEDCON, geschirmt, D-codiert für Hinterwand-/Schraubmontage der Firma PHOENIX CONTACT. Es können sowohl Standard M12 Steckverbinder als auch M12 SPEEDCON Steckverbinder zum Anschluss verwendet werden.

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1.6

3 Bestellinformationen

Die PN PC/104 Baugruppe ist in 2 verschiedenen Anschlußvarianten mit folgenden Bestellnummern erhältlich:

Anschlußtyp Bestellbezeichung Bestellnummer

2 x M12 SPEEDCON 90° gewinkelt

PN PC/104 gewinkelt A2B00073919

2 x M12 SPEEDCON 180° gerade

PN PC/104 gerade A2B00073920*

Tabelle 3-1 Bestellinformationen

* Die 180° Variante der Baugruppe ist in Vorbereitung aber derzeit nicht verfügbar.

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1.6

4 Mechanik/Abmessungen

Die PN PC/104 hält die im Kapitel 4.2 und 4.3 beschriebenen mechanischen Randbedingungen ein. Aufgrund der M12-Buchsen sind diese nicht /PC104/ konform. Es existieren für die unterschiedlichen Anforderungen der Subsysteme zwei Varianten der Baugruppe:

• M12-Ethernet-Anschlussbuchse mit 180°, Steckrichtung senkrecht zur Leiterplatte(4.2).

• M12-Ethernet-Anschlussbuchse mit 90°, Steckrichtung parallel zur Leiterplatte (4.3).

Die folgenden Darstellungen zeigen sowohl die mechanischen Vorgaben für eine PC/104 Baugruppe als auch die Abmessungen der PN PC/104 Baugruppenvarianten.

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4.1 PC/104 Formfaktor

Abbildung 4-1 PC/104-Formfaktor nach /PC104/


1.6

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4.2 PN PC/104 180°

Abbildung 4-2 Abmessungen PN PC/104 180° gerade/stehend


1.6

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4.3 PN PC/104 90°

Abbildung 4-3 Abmessungen PN PC/104 90° gewinkelt


1.6

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4.4 PN PC/104 PCB Stecker und Layout

X1 P1X1 P2

Abbildung 4-4 Bestückung/Stecker PN PC/104 (Darstellung ohne Kühlkörper)


1.6

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1.6

5 Technische Daten

Technische Daten PROFINET Interface

Interface: 2 Port IRT-Switch (Autonegotiation, Autopolarity, Autocrossover) Geschwindigkeit: 10/100 MBit/s (für PROFINET 100MBit/s obligatorisch) Anschluss: 2 x M12 D-codiert (gewinkelt oder gerade) Kabeltyp: CAT5 oder besser zwingend STP Kabellänge: max. 100m Galvanische Trennung (auch zwischen den Ports) nach /IEEE 802.3/ (1,5 kV AC)

PC104 Interface

/PC104/ Standard Steckverbinder Versorgung- und Signalpegel gem. /PC104/ Standard Abweichungen der Belegung zum /PC104/ Standard siehe Kapitel: Abweichungen zum PC104 Standard

Versorgungsspannungen * Eingangsspannung 1 Eingangsspannung 2 * Hinweise im Kapitel 7.1.2 beachten

5V +/- 5% über PC104 Steckverbinder 5V +/- 5% * am Anschlußstecker X100

Stromaufnahme (+5V)

max. 850 mA * typ. 510 mA * zulässiger maximaler Dauerstrom (nicht Einschaltspitzenstrom)

Statusanzeigen

- Port Status LINK (Link) - Port Status RX/TX (Datenverkehr) - PROFINET Status - Versorgungsspannung intern

Zulässige Temperaturen

Umgebung: -40° C bis +85° C Lagerung: -40° C bis +85° C

Luftdruck

Betrieb bis 2000 m über NN Lagerung/Transport bis 3500 m über NN

MTBF-Wert (SN29500)

1027 Fit

Mechanik/Maße (BxHxT) in mm

Nicht vollständig /PC104/-Formfaktor konform Siehe Abbildungen zur Abmessung: Abbildung 4-2 Abmessungen PN PC/104 180° gerade/stehend Abbildung 4-3 Abmessungen PN PC/104 90° gewinkelt

Gewicht

ca. 110g

Tabelle 5-1 Technische Daten PN PC/104

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6 Blockschaltbild

ERTEC200

CPLD 1

SDRAM64 MByte

x32

ApplicationNOR Flash64 MByte

x16

DiagnoseFRAM

128 KBytex8

Magnetic

M12Connector

PC/104Interface

PowerSupply

Unit

Reset andSupervisor

Unit

Magnetic

M12Connector

Interrupt/IOAdress

Data

PC/104Stecker

Adress/Data/

Control

3V3/1V55V DC

Blow the Fuse

DPRAM

Adress/Data

Control

CPLD 2

CS0..3

CS FlashCS FRAM

CS DPRAM

Abbildung 6-1 Blockschaltbild PN PC/104


1.6

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1.6

7 Hardwarebeschreibung

7.1 Spannungsversorgung

7.1.1 Allgemeines

Die PN PC/104 Baugruppe bietet zwei Spannungsversorgungsmöglichkeiten, die einzeln oder gemeinsam verwendet werden können. Die „Standardversorgung“ der Baugruppe erfolgt direkt vom PC/104 Interface. Es wird lediglich die +5V Spannung verwendet, dabei sind alle Anschlüsse (+5V und GND) zu verwenden und die in der /PC104/ Spezifikation vorgegebenen Grenzen einzuhalten. Die erweiterte Versorgung über den zweiten Spannungseingang (X100) kann optional dazu benutzt werden das Controllersystem (ERTEC200 + PROFINET Schnittstellen) der Baugruppe in Betrieb zu halten, wenn das Subsystem bzw. die PC104 Schnittstelle nicht mehr aktiv sind. An diesem Eingang gelten ebenfalls die in der /PC104/ Spezifikation vorgegebenen Grenzen.

Die zusätzliche Versorgung (X100) muss rückspeisesicher ausgeführt werden, d.h. mindestens über eine Diode auf die Baugruppe geführt werden.

7.1.2 Versorgungsparameter

Folgende Angaben gelten auch für den zusätzlichen Spannungseingang (X100). Die Versorgung der Baugruppe muß folgende Anforderungen erfüllen (/PC104/ konform):

Versorgungsspannung

5V DC +/- 5%

Achtung irreversibler Sicherungsmechanismus ab Spannungen

>= 5,6V !

Stromaufnahme max. 850mA, typ. 510 mA an 5V

Einschaltspitzenstrom 2,1A @ 1 Ohm.

Verlustleistung max. 4,3 W, typ. 2,6 W

Tabelle 7-1 Versorgungsparameter (vorläufig)

7.1.3 Spannungsüberwachung

Es werden alle internen und externen Spannungen überwacht.

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1.6

7.1.3.1 Unterspannung

Bei Unterspannung wird über einen integrierten Resetbaustein ein Baugruppenreset durchgeführt, der erst zurückgenommen wird, wenn die Versorgung wieder im erlaubten Bereich liegt. Der Baustein verzögert das Resetsignal automatisch auf den für den Prozessor minimal vorgegebenen Wert.

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1.6

7.1.3.2 Überspannung

Bei Überspannungen (>= 6V) wird die PN PC/104 Baugruppe durch den integrierten Sicherungsmechanismus dauerhaft von der Versorgung getrennt (Eingang 1 und Eingang 2) ! Die Wiederinbetriebnahme darf nur vom Hersteller der PN PC/104 Baugruppe entsprechender Überprüfung erfolgen.

7.2 Umgebungsbedingungen

Die Baugruppe kann bei folgenden Umgebungsbedingungen betrieben werden.

Temperatur -40° bis +85°C

Betriebshöhe max. 2000m ü.N.N.

Lagertemperatur -40° bis +85°C

Tabelle 7-2 Umgebungsbedingungen

Die Baugruppe ist lackiert.

Bei sachgemäßer Integration in das Subsystem unter Einhaltung der im Kapitel 9 beschriebenen Vorgaben erfüllt die Baugruppe die Vorgaben der /EN 50155/.

7.2.1 Temperaturüberwachung

Die Umgebungstemperatur der Baugruppe wird überwacht. Beim Überschreiten der Maximaltemperatur wird die Baugruppe über den selben Sicherungsmechanismus außer Betrieb genommen wie bei Überspannung und kann ebenfalls nur vom Hersteller wieder in Betrieb genommen werden. Bei Untertemperatur wird die Baugruppe ebenfalls außer Betrieb genommen bzw. läuft sie läuft nicht an. Ein Auslösen des Sicherungsmechanismus erfolgt hier jedoch nicht.

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1.6

7.3 Prozessorkern und Speicherausbau

Den Kern der Baugruppe bildet der PROFINET ASIC ERTEC200 mit integriertem 2 Port Switch. Der externe Flashspeicher beinhaltet sowohl das Betriebssystem als auch die notwendigen remanenten Daten bezüglich des PROFINET.

Im Betrieb erfolgt der Programmablauf ausschließlich aus dem SDRAM. Das nichtflüchtige FRAM wird als Parameterspeicher z.B. für das Logbuch verwendet. Die Baugruppe hat folgenden Speicherausbau:

Prozessorkern ERTEC 200 (ARM 946)

Flash Speicher (NOR-Flash) 32MByte (x16)

SDRAM 64MByte (x32)

FRAM 128kByte (x8)

DPR 64kByte (x16)

Tabelle 7-3 Tabelle Speicheraufteilung

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7.4 Anzeigeelemente

Die PN PC/104 Baugruppe erhält 6 LEDs.

X1 P2 X1 P1

Abbildung 7-1 LED's

Diese haben folgende Funktionen:

LED Nr. Bezeichnung Farbe Anzeigefunktion

H102 VCC intern GN Grün Interne

Baugruppenversorgung OK

H700 PN GN Grün

RT RT

PN AR besteht

PN AR besteht nicht

H200 P1-Link GN Grün Link Ethernet Port 1

H201 P1-Rx/Tx GE Gelb Daten Ethernet Port 1

H202 P2-Link GN Grün Link Ethernet Port 2

H203 P2-Rx/Tx GE Gelb Daten Ethernet Port 2

Tabelle 7-4 Anzeigen


1.6

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7.5 Interne Schnittstellen


1.6

1

1

C D

B A

X1 P1 X1 P2

Abbildung 7-2 PC104-Stecker

7.5.1 PC104 / C16X Schnittstelle

Über die PC/104 / C16X Schnittstelle erfolgt die Anbindung an das Subsystem. Dabei kann beim Hochlauf vom Hostprozessor des Subsystems ausgewählt werden ob der /PC104/ Busstandard oder der C16X Mikrocontrollerbus verwendet werden soll.

Über den Steckverbinder können auch weitere Systeme an den PC104-Bus angebunden werden. Dabei sind die Abmaße der PN PC/104 Baugruppe zu beachten, da diese an einigen Stellen nicht dem /PC104/-Formfaktor entsprechen.

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1.6

7.5.1.1 Steckerbelegung

XPC104_CD XPC104_AB

Pin Row D Row C Pin Row A Row B

1 IOCHK* (NC) GND

2 SD7 RESET

3 SD6 +5V

4 SD5 IRQ9 (NC)

5 SD4 -5V (NC)

6 SD3 DRQ2

7 SD2 -12V (NC)

8 SD1 SRDY* (NC)

0 GND GND 9 SD0 +12V (NC)

1 MEMCS16* SBHE* 10 IOCHRDY KEY (NC)

2 IOCS16* (NC) LA23 11 AEN (NC) SMEMW*

3 IRQ10 LA22 12 SA19 SMEMR*

4 IRQ11 LA21 13 SA18 IOW* (NC)

5 IRQ12 LA20 14 SA17 IOR* (NC)

6 IRQ15 LA19 15 SA16 DACK3* (NC)

7 IRQ14 LA18 16 SA15 DRQ3 (NC)

8 DACK0* (NC) LA17 17 SA14 DACK1* (NC)

9 DRQ0 (NC) MEMR* 18 SA13 DRQ1 (NC)

10 DACK5* (NC) MEMW* 19 SA12 REFRESH*

11 DRQ5 (NC) SD8 20 SA11 BCLK (NC)

12 DACK6* (NC) SD9 21 SA10 IRQ7 (NC)

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1.6

XPC104_CD XPC104_AB

Pin Row D Row C Pin Row A Row B

13 DRQ6 (NC) SD10 22 SA9 IRQ6 (NC)

14 DACK7* (NC) SD11 23 SA8 IRQ5 (NC)

15 DRQ7 (NC) SD12 24 SA7 IRQ4 (NC)

16 +5V SD13 25 SA6 IRQ3 (NC)

17 MASTER* (NC) SD14 26 SA5 DACK2* (NC)

18 GND SD15 27 SA4 TC (NC)

19 GND KEY (NC) 28 SA3 BALE

29 SA2 +5V

30 SA1 OSC (NC)

31 SA0 GND

32 GND GND

Legende:

GND (NC) Wird auf der Baugruppe nicht verwendet (hochohmig oder nicht verbunden)

* Signal ist low aktiv

Tabelle 7-5 PC104 Steckerbelegung

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1.6

7.5.2 PC104 Speicherbereiche und IRQ Nutzung

Modus

PC-Modus (ISA)

PC-Modus (ISA)

PC-Modus (ISA)

C16x Modus

Adreßraum 0xD0000

… 0xDFFFF

0xE0000 …

0xEFFFF

0xF00000 …

0xF3FFFF

0x600000 …

0x63FFFF

Tabelle 7-6 Lesezugriff PC104

Der Adressraum wird durch spezielle Zugriffssequenzen über den Treiber auf dem Subsystem automatisch eingestellt. Gleiches gilt für die Einstellung des IRQ’s. Eine genaue Beschreibung befindet sich in der Software-Beschreibung aus Dokument [4]. Die Baugruppe kann auch ohne IRQ Benutzung verwendet werden (reiner Pollingbetrieb).

Verfügbare IRQ’s sind:

• IRQ10

• IRQ11

• IRQ12

• IRQ14

• IRQ15

7.5.3 Abweichungen zum PC104 Standard

Die Implementierung der PC/104 Schnittstelle entspricht elektrisch der PC/104 Spezifikation Version 2.5 vom November 2005 (/PC104/). Es werden allerdings bestimmte Teile der Schnittstelle nicht implementiert:

• Keine IO Zugriffe

• Kein Betrieb als Busmaster bzw. Bereitstellung des PC104-Buses

• IRQ3-7 können von der Baugruppe nicht genutzt werden

• Keine DMA Zugriffe

• Der Resetpin der Baugruppe setzt nur das Interface zurück, der Prozessorkern arbeitet weiter. Damit wird sichergestellt, daß der ERTEC200-PROFINET-Switch in seiner Funktionalität erhalten werden kann.

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1.6

• Alle benutzerspezifischen Signale, die außerhalb der /PC104/ Spezifikation sind, werden auf der PN PC/104 Baugruppe nicht zur Verfügung gestellt. Sie werden für den korrekten Betrieb der PN PC/104 Baugruppe nicht benötigt.

• Alle weiteren Signale die auf der PN PC/104 Baugruppe nicht verwendet werden oder nicht aufgelegt sind, können nicht verwendet werden bzw. deren Funktionalität am Bus wird nicht unterstützt.

• Es kann nur eine Baugruppe pro PC104-Interface ( pro Busmaster) verwendet werden

• Es können nur 16bit Zugriffe verwendet werden

• Im C16X Modus ist die Baugruppe nicht PC/104 Konform

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1.6

7.5.3.1 Timingparameter an der PC104 Schnittstelle

Parameter Beschreibung min /ns

max. / ns

Bemerkung

t1 Adresse gültig nach BALE 19

t2 Read_fallend bis Datenbus hochohmig 26

t3 Read_steigend bis Datenbus aktiv 48

t4 Read_fallend bis Daten-

Ausgangstreiber aktiv 39 vgl. t2

t5 Read_fallen bis Lesedaten gültig 70

t6 Read_steigend bis Datentreiber

hochohmig 41 vgl. t3

t7 Ready_fallen bis Daten ungültig 6

t8 Read_fallen bis Ready_inaktiv

oder Write_fallen bis Ready_inaktiv 16

PC104: Ready ist high aktiv

C16x: Ready ist low aktiv

t9a Lese-Daten gültig bis Ready_aktiv 26 kein konkurrierender Zugriff

am DPRAM

t9b Lese-Daten gültig bis Ready_aktiv 200 konkurrierender Zugriff

durch ERTEC am DPRAM

t10 LA_Adress gültig bis MEMCS16 fallend 20 1) 2)

t11 LA_Adress ungültig bis MEMCS16

steigend 20 1) 2)

t12a Write_fallend bis Schreibdaten gültig

im PC104 Modus 67

t12b Write_fallend bis Schreibdaten gültig

Im C16x Modus 25

t13a Write fallen bis Ready_aktiv 95 kein konkurrierender Zugriff

am DPRAM

t13b Write fallen bis Ready_aktiv 220 konkurrierender Zugriff

durch ERTEC am DPRAM

t14 Write Data Hold 0

Tabelle 7-7 AC Parameter

1) Das Signal n_PC104_MEMCS16_o wird kombinatorisch aus Adressleitungen PC104_LA() gebildet, um die Zeitanforderung des PC104 Busses zu erfüllen. Die oberste Adressleitung PC104_SA(16) kann hier nicht berücksichtigt werden.

2) n_PC104_MEMCS16_o wird nur im PC104 Modus aktiviert.

Industry

7.5.3.1.1 Lesezugriff im PC104 Modus

PC104_BALE_i am Stecker

PC104_LA_i() am Stecker

n_PC104_MemR_i am Stecker

PC104_IOCHRDY_o am Stecker

PC104_DA_in() am Stecker

PC104_DA_out() am Stecker

n_PC104_MemW_i am Stecker

n_PC104_MEMCS16_o am Stecker

19,0

26,00 48,00

38,00

67,0041,00

15,00 24,00

20,7620,50

t1

t2 t3

t4

t5 t6

t8 t9

t10

11,00t7

t11

PC104_SA_i() am Stecker / n_PC104_SBHE_i am Stecker

Abbildung 7-3 Lesezugriff PC104 Modus

7.5.3.1.2 Lesezugriff im C16x Modus






PC104_DA_out() am Stecker



19,0

26,00 48,00

38,00

67,0041,00

15,00 24,00

t1

t2 t3

t4

t5 t6

t8 t9

11,00t7


Abbildung 7-4 Lesezugriff C16x Modus


1.6

Industry

7.5.3.1.3 Schreibzugriff im PC104 Modus








19,0

43,49

15,00

91,01

20,49

19,99

t1

t8

t13

t10t11


t124,00

t14

Abbildung 7-5 Schreibzugriff PC104 Modus

7.5.3.1.4 Schreibzugriff im C16x Modus








19,0

43,49

15,00

91,01

t1

t8

t13


t124,00

t14

Abbildung 7-6 Schreibzugriff C16x Modus


1.6

Industry

7.5.4 Steckerbelegung der zusätzlichen Spannungsversorgung

X1 P1 X1 P2

Abbildung 7-7 zusätzliche Spannungsversorgung

Die zusätzliche Spannungsversorgung kann über die Versorgungsbuchse X100 aufgebracht werden. Die benötigten Leistungsdaten können dem Kapitel 7.1 entnommen werden. Sie hat folgende Anschlußbelegung:

PIN-Nummer Bezeichnung Funktion

1 +5V Versorgung +5V

(muß rückspeisesicher sein)

2 GND Schaltungsmasse

3 +5V Versorgung +5V

(muß rückspeisesicher sein)

4 GND Schaltungsmasse

Tabelle 7-8 Belegung Spannungsversorgung X100


1.6

Industry

7.6 Externe Schnittstellen

X1 P1 X1 P2

Abbildung 8 Ethernet Schnittstellen

7.6.1 Ethernetschnittstellen

Die Ethernetschnittstellen werden über M12-Buchsen (4polig D-Codiert) realisiert. Es werden 2 Aderpaare (4 Drähte) verwendet. Der Schirm der Ethernetleitungen wird über das Steckergehäuse und einen Montagewinkel auf das Gehäuse bzw. die Baugruppe geführt. Zusätzlich müssen die Abstandsbolzen als Erdung/Schirmauflage benutzt werden. Maximale Geschwindigkeit 100MBit/s (Full Duplex). Die maximale Längenausdehnung pro Port beträgt 100m. Beide Schnittstellen sind galvanisch getrennt (1,5kV AC / auch gegeineinander). Die Belegung ist wie folgt:

Abbildung 7-9 M12-Buchse 90°


1.6

Industry


1.6

Pin Nr. Bezeichnung Funktion

1 TX+ TP-Sendeleitung

2 RX+ TP-Empfangsleitung

3 TX- TP-Sendeleitung

4 RX- TP-Empfangsleitung

Tabelle 7-9 Belegung Ethernetport

Beide Ethernetschnittstellen werden nach dem Ethernetstandard /IEEE 802.3/ realisiert (mit Ausnahme der M12 Steckverbinder). Der zu verwendende Kabeltyp muss CAT 5 (STP) oder höher entsprechen. Die Signalisierung des Portzustands (Grün für Link, Gelb für Daten) erfolgt durch 2 LED’s auf der Baugruppenoberseite (Steckerseite). Die Baugruppe erhält 3 MAC-Adressen, eine für jeden physikalischen Port und eine für das IO-Device. Diese MAC-Adressen sind jeder Baugruppe eindeutig zugeordnet und können nicht verändert werden. Sind die Port-Status-LED’s der Baugruppe nicht sichtbar ist die MAC-Adresse auf dem Subsystem so anzubringen, daß sie am M12-Interface lesbar ist.

Industry


1.6

8 Unterschiede zur MVB PC/104 Baugruppe

8.1 Allgemeines

Dieses Kapitel soll eine Hilfestellung zur Integration darstellen. Aufgrund der Änderungen im Kommunikationsmodel (PROFINET anstelle MVB) können hier nicht alle Aspekte erschöpfend betrachtet werden.

8.2 Stromversorgung / Verlustleistung

Die Baugruppe hat im Vergleich zur MVB PC/104 Baugruppe einen erhöhten Strombedarf und damit verbunden eine höhere Verlustleistung. (siehe Kap.:7.1.2).

8.3 Signale

Alle MVB-Applikationsspezifischen Signale werden auf der PN PC/104 Baugruppe nicht verwendet. Das sind im Wesentlichen:

DBACK0#, DRQ0, DBACK5# - 7#, DRQ0 – 7

Alle verwendeten IRQ-Signale sind auch nur als solche nutzbar:

IRQ10-15

8.4 Mechanik

Die Baugruppenvarianten haben die in Kapitel 4.2 und 4.3 abgebildeten Abmessungen.

Diese Abmessungen unterscheiden sich im Wesentlichen nur durch die M12-Buchsen und den damit verbundenen Einschränkungen.

Industry


1.6

9 Integration

Bei der Integration der Sibas PN PC/104-Baugruppe sind die nachfolgenden Vorgaben einzuhalten:

1. Die Umgebungstemperatur der Baugruppe im Gehäuse darf den Bereich der Tabelle 7-2 nicht verlassen.

2. Die metallischen Befestigungselemente der M12-Buchsen sowie Stehbolzen müssen niederimpendant an das Metallgehäuse des Subsystems angeschlossen werden.

3. Das verwendete Gehäuse sollte eine hohe Schirmwirkung gegen elektromagnetische Einstrahlung aufweisen

4. Wird die 2. Versorgung an (X100) verwendet, muß diese rückspeisesicher und PC104-konform sein.

5. Die Schnittstellensignale der PC104-Schnittstelle und die optionale zweite Versorgungsspannung müssen bezüglich EMV-Störungen ausreichend entstört bzw. frei von Störimpulsen sein. Auf der PN PC/104 sind keine zusätzlichen EMV-Schutzelemente realisiert.

6. Nach Einbau der PN PC/104 in das Gerät ist die MAC-Adresse der PN PC/104 auf der Geräte-Außenseite anzubringen.

einbindung von subsystemen an profinet pn pc/104...

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