מאת: גרגורי פאוארס, TE Connectivity. ההתפתחות הבלתי-פוסקת בתחכום של ציוד צבאי ואוויר-חלל מודרני ממשיכה להגביר את הצורך במערכות משובצות מחשב עם ביצועים חזקים יותר. מחשבים אלה חייבים לעבד כמויות אדירות של מידע בזמן אמת, ולכן דרוש להם רוחב פס, הן בתוך המחשב עצמו והן בחיבורי קלט/פלט (I/O) לקישוריות בין מחשבים. מתכננים רבים שהמערכות שלהם פועלות במהירות 3.125Gb לשנייה עם ארכיטקטורות כגון VPX מתכננים את הצעד הבא לקראת 6.25Gb לשנייה, והיצרנים בחזית הטכנולוגיה של תעשיית מערכות משובצות מחשב בתקן צבאי מעוניינים ב-10Gb ומעלה. מעבר לרוחב הפס עצמו, חששות נוספות הן מילוי יעדי גודל, משקל וחשמל הנדרשים לביצוע פעולות מחשוב רבות יותר בפחות מקום ובצריכת חשמל נמוכה יותר.
התקדמויות במחשבים ליישומים צבאיים תלויות בחלקן ביכולת של חיבורים הדדיים לספק שלמות אות כאשר קצבי נתונים עולים. במידה חשובה לא פחות, עליהן לשמור על שלמות האות בסביבות יישום עם זעזועים, רעידות, מסעות בטמפרטורות קיצוניות וסכנות אחרות שמחברים מסחריים לא יכולים לעמוד בהן. מחברים למערכות צבאיות במהירויות גבוהות מהווים שילוב ייחודי של אתגרי הנדסה חשמליים ומכניים. TE Connectivity התמקדה באתגרים אלה והציגה מספר מוצרים המאפשרים למתכנן לפרוס בהצלחה את המערכות משובצות מחשב הצבאיות החזקות ביותר.
מה יש בפנים
אף שארכיטקטורות מדור קודם כמו VME ו-CompactPCI עדיין משמשות בתעשיית האוויר-חלל וההגנה, תעשיית המערכות משובצות המחשב הצבאית התקדמה באמצעות מחברי VPX ומחברי COTS מהדור הבא כאמצעי להתפתחות. החברה פיתחה חבילה מקיפה של חיבוריים הדדיים הקשורים ל-VPX, כולל מחבר לוח האם MULTIGIG RT2 הנפוץ, המשמש ביישומים באוויוניקה של מסוקים ועד למערכות vetronics בטנקים. המחבר המודולרי הוא תקני ל-VITA 46 VPX ומושלם על ידי VITA 62 ומחבר אספקת החשמל MULTIBEAM XLE, המודולים לסיב אופטי מדגם VITA 66 ומודולי RF רב-מיקומיים מדגם VITA 67 מבוססי SMPM. החברה אפשרה את VITA 61 XMC 2.0 עם מחבר הביניים Mezalok, המשפר את שלמות האות והנקראות המכנית עבור ארכיטקטים של XMC. מערכת VPX ממשיכה לגדול, עם הצגת MULTIGIG RT 2-R החזק עוד יותר. MULTIGIG RT 2-R עבר בדיקות VITA 72 קפדניות, הוא תואם VITA 46 לחלוטין ותואם גם לגרסאות הקודמות של
ה-VITA 46.
VPX התפתח למערכת מלאה עם אפשרויות מחברים לא רק לאותות, אלא גם לסיבים אופטיים, RF וחשמל.
אמנם שוקי תעשיות האוויר-חלל וההגנה הם שווקים חזקים לפתרונות מהימנים ביותר מבוססי תקנים כגון VPX, אך מגוון רחב של יישומים מתחיל להופיע עם דרישות ליותר – יותר גמישות, יותר צפיפות, יותר פינים, יותר מהירות, יותר חוזק מכני. כדי למלא פער זה, החברה הציגה את מחבר הביניים Fortis Zd, המספק שילוב חסר תקדים של ביצועים חשמליים ומכניים. Fortis Zd, שנוצר באמצעות סינתזה של טכנולוגיות מסחריות וטכנולוגיות מתעשיית ההגנה, מציע את המהימנות של חיבור Mini-Box, תוך מתן אפשרות לתפוקת נתונים בנפח מעל 12Gb לשנייה לכל זוג דיפרנציאלי. המחבר המודולרי והניתן להתאמה, הזמין בתצורת קצה יחיד ובתצורות דיפרנציאליות, מגיע בגרסאות של 6 שורות ו-9 שורות כדי לאפשר התאמה למגוון כרטיסים. אף שמחבר Fortis Zd מהווה צעד ענק עבור קהילת מערכות משובצות מחשב צבאיות, הוא תואם לרכיבים קיימים רבים, כגון חבילת הרכיבים VPX שהוזכרה קודם לכן. Universal Power Module של TE, רכיבי חומרת הדרכה שונים ועוד. עם העומק והרוחב של מוצרים ברמת הלוח הזמינים למתכננים של מערכות משובצות מחשב צבאיות, הסביבה בתוך המחשב מעולם לא היתה טובה יותר.
משפחת Fortis Zd של מחברי ביניים במהירות גבוהה מאפשרת קצבי נתונים מעל 12Gb לשנייה, עם ארכיטקטורה קטנה וקלה יותר.
גם הקלט/פלט מהיר יותר
אף שרבים מחשיבים סיבים אופטיים כפתרונות קלט/פלט האולטימטיביים, אין ספק שכבלי נחושת לא נעלמים. במקרים רבים, הביצועים של נחושת יכולים להיות טובים בהרבה מאלה של סיב אופטי מבחינה כלכלית ובסביבות קשות. שיטות עבודה בעבר, שבהן השתמשו בבנייה מותאמת ללא ההתנגדות, מפנות את דרכן למהנדסים המתכננים פתרונות מקצה לקצה עם התנגדות מותאמת.
כאשר קצבי נתונים ממשיכים לעלות, בנייה עם התנגדות מותאמת התחילה בדרכים בסיסיות יחסית. בתחילה, מתכננים התחילו להשתמש במחברים ללא התנגדות מותאמת, כמו 38999 או PIN FIELD ARINC 600, ולחקות עיצוב עם התנגדות מותאמת דרך הקצאת אותות/הארקה. לאחר מכן הופיע מחבר Quadrax, שהיווה צעד בכיוון הנכון יחסית, אך עדיין לא מספיק מתוחכם בנתיב נתונים עם התנגדות מותאמת.
טכנולוגיה זו מפנה כעת את מקומה לעיצובים עם התאמת התנגדות גבוהה, שנבנים במיוחד כדי לשמור על שלמות האות, ומאפשרים ירידה בגודל, במשקל ובחשמל. דוגמאות לעבודה עם העיצוב החדש אפשר למצוא במחבר CeeLok FAS-T ובמחבר CeeLok Fas-X של החברה. מחבר CeeLok FAS-T הוא מחבר של 100Ohm עם כניסה הכוללת תצורת מגע ממוטבת בצורת T. המחבר יועד בעיקר ל-Ethernet, ואפשר 1GbE וגם 10GbE באמצעות אינסרט עם 8 מגעים. עם זאת, המחבר יכול להעביר גם פרוטוקולים רבים אחרים של 100Ohm, כגון USB או IEEE 1394. המחבר קטן וקל יותר מפתרונות Quadrax, והוא גם קטן וחזק הרבה יותר מפתרונות מודולריים חזקים יותר של שקע ותקע. מחבר CeeLok Fas-X דומה מבחינת הקונספט למחבר CeeLok FAS-T, אך כולל הכנסה מודולרית הניתנת להתאמה, ומאפשר ספירת פינים או ערוצים גבוהה יותר.
דפוס החיבור בצורת T הוא טכניקת עיצוב אחת המאפשר למחברי CeeLok FAS-T לתמוך ב-Ethernet במהירות 10Gb לשנייה בגודל קומפקטי יותר.
שני מחברים אלה תוכננו לעמוד בקשיים של סביבות קיצוניות שבהם נמצאות מערכות משובצות מחשב של אוויר-חלל והגנה. הם אטומים, כוללים מגעים זכר ונקבה, ניתן לתקן אותם בשטח ולבדוק אותם ברמות מורחבות.
ליישומי gigabit קשים פחות, המחברים מסידרה RJ45 עדיין עובדים היטב, מספקים עמידות מתונה בפני רעידות והותאמו לגופים מסידרת מחברים D38999 לאיטום מסוג IP67 כדי להגן מפני אבק ונוזלים.
פתרונות מקצה לקצה
מערכות משובצות מחשב מהירות דורשות I/O מהיר יותר כדי לממש את היתרונות המלאים של קצבי נתונים מוגברים. במהירויות גבוהות, יש להתאים את המחבר והכבל בהקפדה. צורך זה מוביל מהנדסים להעדיף ולבחור כבלים מורכבים (עם ביצועים באישור החברה) או לבחור במחברים וכבלים שתוכננו לפעול יחד מאותו ספק. גישה זו לא רק מונעת משיכת תשומת לב, אלא מצמצמת את רשימת הספקים.
גם עם מיקור גלובלי, חברות רבות עדיין מעדיפות שרשימת הספקים שלהם תהיה קצרה. ההעדפה היא לעבוד עם מספר קטן יותר של ספקים ממוקדים בתחום לעומת מספר גדול של חברות מומחיות עם מיקוד מוגבל. עם הרכישה לאחרונה של
, TE הגדילה את העומק והרוחב של מחברי I/O ליישומים של מערכות משובצות מחשב צבאיות. כאשר מוסיפים אותם למגוון הרחב של המוצרים בתחום כולל board-level ומוצרי כבלים, TE הופכת לאחת החברות החזקות ביותר עם תיק מוצרים קצה לקצה למערכות משובצות מחשב.
הביוגרפיה של המחבר
גרגורי פאוארס עובד במשרת מנהל פיתוח שוק למערכות אלקטרוניות וחלל בחטיבת Aerospace, Defence & Marine של TE Connectivity. גרגורי בוגר תואר ראשון בהנדסה מכנית מאוניברסיטת סירקוז, השלים מספר שנים לתואר שני ומחזיק בשני פטנטים הקשורים למכשירי העברת נתונים בסיבים אופטיים.
CeeLok FAS-T, Fortis Zd, Mezalok, MULTIBEAM, MULTIGIG RT הם סימנים
מסחריים של משפחת החברות של
TE Connectivity Ltd.
* ניתן לקבל את הכתבה באנגלית דרך החברה
