新しいインターフェース標準を備えたデバイスを迅速に開発することは、最も経験豊富な設計者にとっても困難な場合があります。ArrowのSpeedChipsは、リスクを軽減し、市場投入までの時間を短縮するロイヤリティフリーのドロップイン ソリューションを提供することで、このプロセスを簡素化します。これらは、低コストのチップダウン ソリューションが存在しない垂直市場の増加に対応します。
そのような市場の1つが、フォールト トレラントな冗長イーサネット ネットワークです。単一障害シナリオやシステム メンテナンス中にネットワークの復元力を維持する必要があるシステムでは、高可用性シームレス冗長性 (HSR) や並列冗長プロトコル (PRP) などのフォールト トレラント イーサネット プロトコルをサポートする製品のニーズが高まっています。
ArrowのSpeedChips XRS7000製品ファミリーのご紹介
Arrowは、SpeedChips製品ラインの最初の製品である、HSR/PRP対応のシングルチップ ギガビット イーサネット スイッチXRS7000シリーズを発表できることを誇りに思います。 世界初の既成のHSR/PRPギガビット イーサネット チップであるこれらのデバイスは、ネットワーク接続の可用性と信頼性の向上を実現します。製品に統合することで、別のRedBox (冗長ボックス) が不要になるため、総所有コストが削減されます。HSRとPRPの両方の実装をサポートすることに加えて、チップはPrecision Timing Protocol (PTP) も備えており、各ノードで個別のGPSソリューションを必要とせずに、ネットワーク全体でナノ秒レベルの時間同期を可能にします。チップは、光または有線ギガビット イーサネット用に2つ (XRS7003) または3つ (XRS7004) のRGMIIインターフェイスを提供し、ホスト プロセッサへのRMII、MDIO、およびI2Cインターフェイスをサポートします。XRSシリーズは、Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)、Quality of Service (QoS)、ポートベースの仮想LAN、802.1xセキュリティなど、標準ギガビット イーサネット スイッチの機能も実装しています。表1に、XRS7003およびXRS7004 ICの機能と関連する利点を示します。
表1
アプリケーション
ArrowのXRSシリーズHSRおよびPRPスイッチの主な用途は、電力変電所およびスマート グリッド、産業オートメーションおよびモーション コントロール、輸送ネットワーク、軍事用途です。
電力会社はHSR/PRPネットワークを早期に導入し、最大規模の設備を誇っています。変電所のイーサネット実装では、多くの場合、ステーション バスとプロセス バスを必要とするIEC 61850ベースのネットワークが使用され、これらのそれぞれでバス上のデータの流れが途切れないようにするためにHSRやPRPなどのプロトコルが必要です。電力会社のもう1つの主要な用途はグリッドの近代化です。電力会社グリッドでスイッチ回線からイーサネットにアップグレードすると、電力会社はより広い帯域幅でより低コストのサービスを得ることができます。HSRとPRPは、これらのネットワーク アプリケーションで重要なゼロ ダウンタイム冗長性を提供し、光インターコネクトは、アナログ スイッチ回線で安全上の懸念やパフォーマンスの低下を引き起こす可能性のある強い電界の影響を受けずにこの移行を可能にします。これらのアップグレードされた回線にギガビット イーサネットを実装すると柔軟性が高まります。帯域幅が広いため、追加の監視機能と制御機能が可能になり、スマート グリッドの機能をさらに強化できます。シリアル スイッチ ネットワーク トポロジに比べてトラブルシューティングも簡単です。
産業オートメーションは、HSRおよびPRPネットワークのもう1つの重要な実装ポイントです。石油、ガス、鉱業業界では、重要なシステムのリアルタイム監視と制御を実現するために、高帯域幅のフォールト トレラントな産業用イーサネット ネットワークに大きく依存しています。これにより、オフショア石油プラットフォーム、石油やガスのパイプラインなどの地理的に分散したエリア、製油所、鉱山、処理ステーションなどのその他の危険な設備などの過酷な環境でも、安全で効率的な運用が可能になります。また、HSR/PRPネットワークでは、イベントが発生したときに迅速かつ協調的な対応が可能になるため、人や財産へのリスクを軽減および制御できます。自動化された生産ラインなどの複雑な産業用モーション コントロール システムでは、PTPを備えたHSRまたはPRPネットワークを使用すると、ネットワークで単一障害が発生した場合でも、ネットワークは生産を継続するために必要な制御信号を確実に提供できます。
交通ネットワークは、車両ベースであるか、またはサポート交通インフラストラクチャの一部であるかに関係なく、HSRおよびPRPネットワークの機能のもう1つの受益者です。診断および制御データ、ビデオ監視データ、およびマルチメディア乗客情報の組み合わせによる帯域幅のニーズにより、これらのネットワークではギガビット イーサネットが急速に必要になっています。HSRまたはPRPと組み合わせると、乗客の安全とシステムの信頼性を確保するのに役立つ高速で信頼性の高いネットワークが実現します。
信頼性の高い情報フローとコマンドおよび制御チャネルの必要性は軍隊に遍在するため、軍事システムはHSRおよびPRPネットワークの最も直感的なアプリケーションの1つとなります。機器が意図したとおりに動作しなくなった場合に深刻な結果が生じる可能性があるため、最も困難な状況でも適切なシステム動作を保証するには、ネットワークの複雑さのあらゆるスケールでフォールト トレランスが必要です。
参照ボード
Arrowは、XRS7003およびXRS7004を上記のアプリケーション向けのデバイスに評価および実装するのに役立つXRS7000リファレンス ボードをリリースしました。リファレンス ボードは、クレジットカード サイズのRaspberry Pi Gen 2 Model Bシングル ボード コンピューターに直接インターフェイスするように設計されており、カスタマイズされたケーブルを介して他の種類のCPUボードを接続することもできます。3つのHSR/PRPイーサネット ポート、CPUイーサネット ポート、XRS7000シリーズIC用のJTAGおよびGPIOコネクタ、PPSタイミング ポート、および5V電源入力が利用できます。
CPUポートはリファレンスボードの下部にあり、電源とグランド、Power_OK、2つのMDIOインターフェース、I 2 Cインターフェイス、およびアクティブ ローのリセット ラインと割り込み ライン。 電源ポートとグランド ポートは、Raspberry Pi CPUボードに5Vで電力を供給したり、Raspberry Pi電源からXRS7000評価ボードに電力を供給したりするために使用できます。2つのMDIOインターフェイスは、XRSチップのレジスタとMarvellおよびTI Ethernet PHYへのアクセスを提供します。私2 Cインターフェースは、XRSチップへのレジスタアクセスを提供するほか、NXP Iを介してSFPモジュールのレジスタとのインターフェースも提供します。 2 Cエクスパンダ チップ。
3つのHSR/PRPギガビット イーサネット ポートは、RJ45コネクタまたはSFPモジュールのいずれかを介して使用できます。SFPインターフェイスは、光モジュールと有線モジュールの両方をサポートし、SFPとRJ45銅線メディアの両方が同じポートに接続されている場合は優先されます。インターフェイス速度は通常、使用するモジュールによって定義されますが、モジュールをレジスタ設定で構成できる場合は、複数の速度モジュールを使用できます。銅線イーサネット インターフェイスは標準のRJ45コネクタを使用し、10/100/1000 Mbit/sの速度への自動クロスオーバーと自動ネゴシエーションをサポートします。
リファレンス ボードのJTAGおよびGPIOコネクタは、インストールされているXRSチップに接続します。7つのGPIOが使用可能で、それぞれを入力または出力として個別に構成できます。
PPSタイミング インターフェイスは、1 Hz、20usの長さのパルス出力を提供し、最大25MHzの外部タイミング ソースからのイベント ベースのパルスまたは同期パルスを受け入れます。
ボード用のリファレンス ソフトウェアが利用可能で、Raspberry Pi 2 Model Bを対象としています。Raspberry Pi 1 Model B+ もサポートされていますが、処理能力は低くなります。
製品にギガビット速度での高可用性シームレス冗長性または並列冗長プロトコルのフォールト トレランスが必要な場合、ArrowのSpeedChipsデバイスXRS7000シリーズは、プロジェクトのリスクと設計コストを大幅に削減し、製品を迅速に市場に投入できる機能豊富なドロップイン ソリューションを提供します。