Paul F. Franklin, Instrumentos Keithley Inc.
19/10/2010 11:41 CET
Temporización y sincronización son cruciales en la construcción de test y medida (T & M) de sistemas, lo que hace fácil el IEEE 1588 Precisión Time Protocol de usar y de alto rendimiento especialmente atractiva para los diseñadores de sistemas. Este documento ofrece una visión general de los beneficios IEEE 1588 trae a T y los sistemas de seguimiento, especialmente si se combina con LXI capacidades instrumento de clase B, y muestra cómo estas capacidades se pueden integrarse en los instrumentos que pueden servir como bloques de construcción de gran alcance para la creación de sistemas de alta prueba de rendimiento.
IEEE 1588 resumen
IEEE 1588 especifica un Precisión Time Protocol (PTP) que se puede utilizar para sincronizar los relojes en un sistema de T & M. Cuando un sistema de T & M implementa PTP, cada instrumento, computadora, u otro controlador en el sistema contiene un reloj. PTP permite la sincronización de todos estos relojes y mantenerlos sincronizados. PTP requiere la comunicación de datos entre todos los dispositivos, en Trinidad y sistemas de seguimiento, que suele ser implementado a través de Ethernet LAN. Otros métodos de sincronización de tiempo se han utilizado en aplicaciones de T & M, incluyendo Network Time Protocol (NTP), posicionamiento global por satélite (GPS), sistemas basados en, y por cable de distribución de señales de oscilador de referencia.
Sin embargo, en comparación con estas alternativas, los sistemas IEEE 1588 basada en ofrecer una mayor sincronización precisa y exacta al tiempo que ofrece los beneficios de las conexiones estándar de red Ethernet LAN. Además, hay indicios de que IEEE 1588 será ampliamente utilizado fuera de la industria de T & M, que conduce a una mayor disponibilidad y menores costos para los sistemas basados en IEEE 1588 en mayores economías de escala.
LXI Instrumentos y IEEE 1588
Listado LXI: La LXI (extensiones LAN para Instrumentación) Consorcio está formado por miembros de la mayoría de las principales y las empresas T M. Desde su formación hace varios años, el Consorcio ha desarrollado y puesto en libertad normas para el uso de las redes Ethernet en la instrumentación. El Consorcio ha reconocido el potencial del protocolo IEEE 1588, por lo que el estándar LXI requiere que el apoyo a su inclusión en varias clases de instrumentos LXI. Información adicional sobre el Consorcio LXI está disponible en www.lxistandard.org.
- Un significado estándar para las marcas de tiempo proporcionado por el IEEE 1588
- Un par estándar-to-peer LAN protocolo de mensajería incorporando marcas de tiempo
- Un mecanismo de configuración estándar para los eventos de conexión, disparadores, y las acciones
- Un mecanismo estándar de registro para el registro de eventos importantes con marcas de tiempo.
Beneficios de la IEEE 1588 y LXI de Clase B para T & M diseño del sistema
Muchos (si no la mayoría) T y los sistemas de seguimiento se pueden beneficiar de un sentido preciso del tiempo común a todos los componentes del sistema. La variedad de instrumentos de T & M y sus aplicaciones es muy amplia y también lo es su necesidad para la sincronización del reloj de precisión. Las capacidades específicas que se requieren y el grado de precisión requerido varían de un instrumento o aplicación a otra, pero los ejemplos siguientes ilustran una amplia muestra representativa del sistema de examen de las necesidades.
Tiempo de medición de datos de estampado: fecha y hora los datos de medición (es decir, asociar un tiempo con cada punto de datos) es ampliamente utilizado en aplicaciones de T & M. Por ejemplo, marcas de tiempo son útiles para el control de calidad y satisfacer los requisitos reglamentarios. Sin embargo, sólo son útiles para estos fines, si su exactitud y precisión sean conocidas y fiables.
A través del uso de la IEEE 1588 protocolo PTP, LXI clase B se puede sincronizar a una fuente sola vez de la calidad suficiente para cumplir con los requisitos de la aplicación, eliminando los problemas causados por fuera de los relojes de sincronización, así como el trabajo de la, la inexactitud, y el riesgo de error asociado con manualmente la sincronización de relojes en múltiples instrumentos y controladores.
Cuando todos los instrumentos en un T & M comparten un sistema de sentido común del tiempo, los datos de múltiples instrumentos pueden ser correlacionadas con fiabilidad después de los hechos, simplemente mediante la comparación de la secuencia y marcas de tiempo. No hay necesidad de comprobar que los datos se transfieren de los instrumentos de forma rápida y en la secuencia correcta, porque las marcas de tiempo se pueden utilizar para colocar los datos en la secuencia adecuada cuando sea necesario.
Solución de problemas del sistema es una aplicación muy útil de esta capacidad de correlación. Muchos instrumentos modernos pueden registrar eventos importantes, como la medición de los disparadores y las condiciones de error, y estos eventos pueden ser una marca de tiempo como cualquier otro dato. Mediante la obtención y la correlación de estos registros de eventos mediante los sellos de tiempo, la secuencia exacta de eventos se puede reconstruir, incluso cuando los instrumentos están implicados múltiples, para verificar la operación correcta del sistema y el seguimiento de la fuente de cualquier problema que ocurra.
Sincronización de la medida activa: fecha y hora de datos no es el único uso de los relojes sincronizados. LXI Clase B instrumentos permiten a los usuarios iniciar las mediciones u otras acciones, como una tensión de abastecimiento, en un momento determinado. Utilizado de esta manera, estos IEEE 1588 permiten la coordinación de las capacidades de prueba del sistema de funcionamiento de la sin necesidad de cables con cable disparador-duro o la sincronización exacta de los comandos enviados desde un controlador central. Instrumentos LXI Clase B también puede sincronizar acciones mediante peer-to-peer Mensajes de LAN. Un mensaje enviado desde un dispositivo a otro LXI puede desencadenar una acción de forma inmediata a la recepción (similar a un cable disparador de cable-duro) o en el futuro. Estas capacidades de sincronización son particularmente valiosas cuando los componentes del sistema están tan separados que no es práctico para conectarlos con los cables de disparo física.
Reducir o evitar los efectos de latencia del sistema: Una desventaja potencial del uso de LAN para interconectar los sistemas de T & M es la variabilidad en la latencia y el tiempo de LAN en comparación con los buses de comunicación. Aunque este no es un problema en muchas aplicaciones, los sistemas con los requisitos estrictos de tiempo deben tener en cuenta las características de la sincronización inalámbrica. Uso de tiempo para coordinar y sincronizar los factores desencadenantes y acciones elimina esta consideración en la mayoría de las aplicaciones.
Instrumentos LXI Clase B puede lograr un mejor rendimiento de disparo en tiempo real de sistemas de cableados de disparo mediante la compensación de latencia interna. Por ejemplo, si un instrumento requiere de 10 milisegundos para prepararse para tomar una medida, entonces la medida tomada con el instrumento que siempre quedará por detrás del gatillo real en unos 10 milisegundos. Uso basado en el tiempo provoca, sin embargo, permite que el instrumento para compensar iniciando la preparación de 10 milisegundos antes de que el tiempo especificado para el gatillo, por lo que la medida se produce precisamente en el momento de disparo, no 10 milisegundos más tarde.
Sistema de consideraciones de diseño
Un sistema LXI Clase B se compone de un conjunto de dispositivos LXI, que pueden ser instrumentos, controladores, u otros componentes. Cada uno contiene un puerto IEEE 1588 del reloj y todos están interconectados a través de una red Ethernet. Cuando el sistema se enciende por primera vez, un algoritmo maestro mejor tiempo se ejecuta en todos los dispositivos y el reloj más alta calidad en el sistema se convierte en el reloj de Gran Maestro. Todos los otros relojes a continuación, se sincronizan con el reloj del Gran Maestro. Si un dispositivo se agrega o se quita del sistema, el algoritmo maestro mejor tiempo se ejecutará de nuevo si es necesario para identificar un nuevo Gran Maestro del reloj.
Esclavo sincronizar relojes con el maestro mediante el intercambio de mensajes Ethernet especial con ella que contienen marcas de tiempo. Los algoritmos PTP utilizar estas marcas de tiempo para ajustar los relojes esclavos poco a poco hasta que se sincronizan con el maestro. Puede tomar varios minutos para que todos los relojes que se sincronizan. El maestro y los esclavos luego continuar el intercambio de mensajes periódicos para mantenerse sincronizados.
Las consideraciones de rendimiento: Hay muchas medidas de rendimiento posible de un sistema de prueba basado en IEEE 1588. La aplicación general, determinará cuáles son las medidas más importantes para un sistema específico, pero dos son en general útiles. El primero es la exactitud del reloj maestro-lo cerca que representa "correcto" el tiempo. Esto es sobre todo fuera del ámbito de IEEE 1588, se determina principalmente por la calidad del reloj de Gran Maestro y el método utilizado para establecer y mantener la hora correcta. De alta calidad relojes principales que utilizan el posicionamiento global por satélite (GPS) de red para obtener y mantener la hora correcta se encuentran ampliamente disponibles.
Una segunda medida útil de tipo general del rendimiento del sistema IEEE 1588 es la sincronización de la precisión, la cercanía de sincronizar los relojes de esclavos y permanecen sincronizados con el reloj maestro. Varios factores contribuyen a esta medida, incluyendo el PTP mismos algoritmos, la configuración de red Ethernet y diseño, y el diseño de los relojes de esclavos y los instrumentos que los contienen.
Otras medidas de rendimiento útil reflejar la interfaz entre el IEEE 1588 la lógica y el resto del instrumento. Por ejemplo, considere un instrumento que se ha configurado para una tensión de salida en un momento determinado. Cuando el IEEE 1588 reloj llegue a ese momento, la lógica va a detectar y activar el instrumento a la salida del valor de la tensión. Debido al proceso interno, etc., no siempre se produce una demora entre el momento en que el reloj alcanza el valor objetivo y la aparición de la tensión de salida. Este retraso es una medida útil de la latencia de la interfaz. ]
Una comprensión básica de lo que sucede en un instrumento de IEEE 1588 puede ser útil en la elección de los instrumentos de T específicas y diseño de sistema M. La Figura 1 ilustra los componentes que suelen participar en la aplicación de IEEE 1588 en un instrumento:
- IEEE 1588 Reloj-Aquí es donde el valor de la hora local se mantiene.
- IEEE 1588 Reloj de control-Este bloque, junto con el código de PTP y los bloques de procesamiento de paquetes, se ajusta el reloj para obtener / mantener la sincronización.
- IEEE 1588 Procesamiento de Paquetes-Este bloque detecta el estándar IEEE 1588 paquetes especiales en la red y realiza el procesamiento necesario.
- PTP de pila-Este implementa el conjunto de control de PTP con los otros bloques, según sea necesario.
- Instrumento de Interfaz Este bloque ofrece servicios relacionados con el tiempo al resto del instrumento, tales como el tiempo basado en factores desencadenantes, los valores de fecha y hora, etc.
Fig. 1: Los componentes que suelen participar en la implementación de IEEE 1588 en un instrumento.
Decidir cuál de estos bloques de implementar en hardware y para que den cumplimiento en el firmware es crucial para proporcionar constructores del sistema de prueba con un instrumento con el rendimiento de sincronización del sistema deseado. El reloj de IEEE, control del reloj, y los bloques de procesamiento de paquetes tienen un impacto significativo en la precisión de sincronización, así que para todos, pero por lo menos mirar T exigentes y las aplicaciones de M, para los instrumentos que implementan estos bloques en el hardware dedicado o en la lógica FPGA.
Microprocesadores y chips de Comercio PHY están disponibles con dedicado, soporte integrado de hardware IEEE 1588. Hay ventajas de rendimiento de tener la lógica como eléctricamente cerca de la Ethernet como sea posible, así que elegir un instrumento con un chip PHY IEEE 1588 con la lógica se recomienda para las aplicaciones más exigentes.
El IEEE 1588 el bloque del reloj se suele implementar como contador de cadena impulsada por un oscilador de precisión. La estabilidad del oscilador se convierte en un factor importante que afecta la precisión de sincronización de las aplicaciones más exigentes. Un oscilador estable mantiene el reloj de precisión durante los intervalos entre las actualizaciones del reloj maestro.
El bloque de instrumentos de interfaz no afecta a la precisión de la sincronización, pero sí tiempo de impacto de estampado exactitud y precisión de disparo en función del tiempo. Si este bloque se implementa en el firmware, retrasos en el procesamiento normal del firmware y los gastos generales pueden degradar la precisión de las marcas de tiempo de medición y las demoras entre el tiempo basado en factores desencadenantes y la acción. Para aplicaciones críticas, elegir un instrumento en el que se aplica este bloque en el hardware.
Interfaz de usuario Consideraciones: El tiempo siempre ha sido una consideración importante para los diseñadores de sistemas de prueba y los programadores, pero la mayoría no están acostumbrados a tratar con el tiempo en forma directa IEEE 1588 que permite. Un método simple pero efectivo es tratar basada en el tiempo provoca lo mismo que cualquier otra fuente de disparo, de manera que cualquier acción que puede ser activado por un comando enviado a través de Ethernet o por un cable disparador de cable duro también puede ser activado en un momento dado tiempo o en respuesta a un mensaje del disparador LAN. Del mismo modo, una función interna que puede generar una potencia de disparo, como la medición completa o de salida establecida, también debe ser capaz de generar un mensaje de LAN correspondiente.
Un enfoque más avanzado permite que el integrador de sistemas de prueba para un programa de sistema de prueba, simplemente dibujando un diagrama de tiempos, que luego es convertido por software en una serie de acciones basadas en el tiempo envió a los instrumentos adecuados. Este enfoque utiliza los valores de tiempo en el diagrama de forma directa, sin necesidad de convertirlos en valores de retardo o para compensar las comunicaciones o el tiempo de procesamiento del controlador y latencias.
Modelo 3706 de Keithley interruptor del sistema / Multimetro es un buen ejemplo de cómo un instrumento de prueba comerciales con los estándares IEEE capacidades 1588/LXI Clase B puede servir como un elemento útil y rentable en la construcción de un sistema de T & M.
Un poco de historia puede ser útil en la comprensión de los instrumentos de las ventajas de este tipo ofrecen los fabricantes de sistemas de prueba.
Para medición y de aplicaciones de medición, utilizando un PC como un regulador para comunicar a los instrumentos por separado o el uso de sistemas basados en la ranura con los controladores integral es perfectamente adecuado. Para otras situaciones, sin embargo, los enfoques están o exagerado-y por lo tanto demasiado caros, o no muy a la altura. Estas aplicaciones se benefician de las capacidades y flexibilidad que los instrumentos de escritura, como el modelo 3706 puede ofrecer.
Con los instrumentos de escritura, los pequeños sistemas de prueba con unos pocos instrumentos se pueden construir sin un controlador separado, uno de los actos de instrumentos como el controlador y coordina el funcionamiento de los otros instrumentos. Los grandes sistemas se pueden dividir en subsistemas de algunos instrumentos cada una, con cada subsistema coordinado por un instrumento de secuencia de comandos basada en. Esto simplifica el diseño del sistema y puede ayudar a mejorar el rendimiento. Con los instrumentos LXI basadas en scripts, los subsistemas tales pueden ser ampliamente separados físicamente, como en líneas de montaje, aplicaciones científicas, o aplicaciones de pruebas de RF.
Keith ley incrustado script de prueba del procesador (TSP), un microprocesador a bordo que puede almacenar y ejecutar programas de corto plazo (scripts) en el instrumento en sí mismo, hace que el modelo 3706 capaz de llevar a cabo pruebas independientes de un regulador independiente. Por lo que hace innecesario que las instrucciones de transferencia y los resultados de ida y vuelta desde el instrumento al controlador constantemente, este procesador permite significativamente mayor T en general y el rendimiento del sistema eliminando M controlador y las latencias de las comunicaciones.
TSP también prevé un lenguaje de scripting de propósito general con capacidad de cálculo y programa de control de flujo de ampliar con una colección de instrumentos de control (ICL) comandos para ejecutar las funciones del instrumento. ICL comandos se pueden enviar por separado en el instrumento de un controlador o varios comandos se pueden agrupar en una secuencia de comandos que pueden ser ejecutadas por un único mando a distancia o enviados desde el panel frontal. Scripts de prueba pueden ser creados usando el editor incorporado basado en Web o mediante el uso de la Prueba de Script Builder (TSB) Entorno de desarrollo integrado (IDE).
El modelo 3706 es la combinación de la unidad central del interruptor y Multimetro ofrece muchas de las funciones de integradores de sistemas necesitan más a menudo en el diseño del sistema. Contiene seis ranuras para tarjetas plug-in interruptor en una caja compacta que se adapta fácilmente a las necesidades de mediano y • aplicaciones de alta cuenta de canales.
Una computadora central a plena carga puede soportar hasta 576 canales multiplexor de dos hilos para la densidad y económica sin rival los costos por canal. La inclusión del Multimetro hace un interruptor estrechamente integrado y sistema de medición que cumpla con los requisitos de las aplicaciones exigentes de un sistema de pruebas funcionales y también proporciona la flexibilidad necesaria en la adquisición de datos autónomos y usos de la medida.
La capacidad proporcionada en el estándar IEEE 1588-2002 y la especificación LXI Clase B están plenamente integrados en el modelo 3706. Las mediciones realizadas con el Multimetro 7-1/2-digit integrado pueden ser con marca de tiempo con el reloj de IEEE 1588. LXI Clase B mensajes de activación de LAN y 1588 basada en el tiempo IEEE desencadenantes son tratados como cualquier otro evento de disparo. El modelo 3706 tiene un sistema de eventos flexible que permite una secuencia de comandos para ejecutar TSP en respuesta a un factor desencadenante. La secuencia de comandos puede realizar cualquier combinación de las funciones del instrumento, en respuesta al disparo. Debido a que las secuencias de comandos también pueden enviar mensajes LXI Clase B LAN, esto significa que cualquier caso de instrumentos puede provocar un mensaje de LAN para activar o controlar otros instrumentos LXI Clase B.
El modelo 3706 incluye el estándar LXI Clase B páginas Web para la configuración de red y funciones de IEEE 1588, así como las páginas web para el control de instrumentos y edición de guión. LXI Clase B de registro de eventos también se proporciona.
- Algunas de las especificaciones del modelo 3706 están directamente relacionadas con sus capacidades de IEEE 1588/LXI Clase B:
- Reciba LAN [0-7] demora evento: 600μs Min, 800μs Tipo, n / s máximo...
- De alarma para activar el retardo: 25μs Min, 50μs Tipo, n / s máximo...
- Generar LAN [0-7] evento:.. 750μs Min, 1000μs Tipo, n / s máximo.[Mínimos son probabilísticas y representan un factor de confianza del 95%]
- la exactitud del reloj: 25 ppm.
- la precisión de sincronización: <150ns. [Probabilístico y representan un factor de confianza del 95%]
- exactitud Hora: 100μs.
- Resolución Hora: 20ns.
Conclusión
IEEE 1588 agrega capacidades valiosas para el equipo de T & M. La combinación de IEEE 1588 y LXI Clase B con la programación de un instrumento inteligente como el modelo de 3706 crea un sistema de prueba de valor incalculable bloque de construcción con una potencia líder en la industria y la facilidad de uso.
Fuente: http://www.eetimes.com/design/test-and-measurement/4209746/What-IEEE-1588-means-for-your-next-T-M-system-design-?pageNumber=2&Ecosystem=test-and-measurement
Las especificaciones están sujetas a cambios sin previo aviso.
No hay comentarios:
Publicar un comentario