MVME5101 - 0131 模块,属于摩托罗拉 MVME5100 系列,是一款高性能 VME 总线单板计算机模块。
二、产品描述
(一)总体功能
MVME5101 - 0131 模块主要用于构建工业自动化控制系统、军事与航空航天电子设备以及半导体工艺设备等领域的核心计算与控制单元。它基于 VME(Versa Module Europa)总线标准设计,能够高效连接各类 VME 总线设备,如数据采集模块、通信模块、存储模块等,实现数据的快速处理、传输与系统控制。在工业自动化场景中,可实时采集生产线上传感器的各类数据,如温度、压力、流量等,经过内部运算处理后,对执行器下达控制指令,保障生产线的稳定、高效运行;在军事与航空航天领域,能满足复杂环境下对数据处理的高可靠性、高性能要求,用于飞行器导航、武器系统控制等关键任务;在半导体工艺设备中,可精确控制设备运行参数,确保芯片制造等工艺的高精度与稳定性。
(二)功能特性
- 高性能处理器:配备 PowerPC 7400 或 PowerPC 750™微处理器,其中 PowerPC 7400 采用 Altivec™技术,擅长算法密集型计算,适用于对数据处理速度和精度要求极高的应用场景,如复杂信号处理、图像识别算法等;PowerPC 750 则具备低功耗特性,在保证一定运算性能的同时,降低系统能耗,延长设备续航时间,适合对功耗敏感的应用,如便携式军事电子设备。处理器带有 32 kb / 32 kb L1 缓存,可快速读取和存储常用数据与指令,大大提高数据处理速度,减少处理器等待数据从内存传输的时间。
- 大容量内存与存储:板载内存有 64 MB、128 MB 或 512 MB 的 ECC(Error Correcting Code,错误纠正码)SDRAM 可选,可有效检测和纠正内存数据传输过程中出现的错误,确保数据的准确性与完整性,适用于对数据可靠性要求严苛的工业与军事应用。通过可选的 RAM 500 内存扩展模块,内存可扩展至 1 GB,满足系统对大规模数据处理和存储的需求。拥有高达 17 MB 的闪存,用于存储系统固件、配置文件以及部分关键数据,即使在断电情况下,数据也能得以保存,保障系统重启后的正常运行。
- 强大的扩展能力:具备双 IEEE P1386.1 兼容的 32/64 位 PMC(PCI Mezzanine Card,PCI 夹层卡)扩展插槽,可插入各种功能的 PMC 模块,如高速数据采集模块、通信协议转换模块、信号调理模块等,根据实际应用需求灵活扩展系统功能。同时,64 位 PCI 扩展夹层连接器允许最多再添加四个 PMC 模块,进一步增强系统的扩展能力,满足复杂应用对多种功能集成的要求。
- 丰富的通信接口:设有双 16550 兼容异步串行端口,可用于连接串口设备,如传感器、智能仪表、工业控制器等,实现与这些设备的低速数据通信,传输速率可根据设备需求灵活调整。配备双 10BaseT/100BaseTX 以太网接口,支持高速网络通信,方便模块接入工业以太网,实现远程监控、数据传输以及与其他系统的互联互通,可满足实时性要求较高的数据交互场景,如远程设备控制、大数据量文件传输等。
- 实时时钟与非易失性存储:内置 32 kb NVRAM(Non - Volatile Random Access Memory,非易失性随机存取存储器)和带可更换电池备份的实时时钟(Time - of - Day Clock)。NVRAM 可用于存储系统配置参数、重要的历史数据等,即使系统断电,数据也不会丢失,确保系统重启后能恢复到断电前的工作状态。实时时钟为系统提供精确的时间基准,在工业自动化生产中,可用于记录事件发生时间、控制生产流程的时间顺序等;在军事应用中,精确的时间同步对于协同作战、武器系统的精确打击至关重要。
- 可靠的系统监控与调试:拥有四个 32 位定时器,可用于实现各种定时任务,如数据采集周期定时、设备控制定时等,为系统的精确控制提供时间保障。同时配备一个看门狗定时器,当系统出现软件故障或死机时,看门狗定时器可在设定时间内未收到系统的心跳信号时,自动复位系统,确保系统的持续运行,提高系统的可靠性。模块还集成了板载调试监控器,方便开发人员对系统进行调试与故障排查,可实时监测系统运行状态、查看寄存器内容、设置断点等,缩短产品开发周期,提高系统维护效率。
- 紧凑的单槽设计:即使在完全配置两个 PMC 模块和两个附加内存夹层板的情况下,也仅占用单个 VME 插槽,节省了系统空间,便于在空间有限的设备中进行安装与集成,如工业控制柜、航空电子设备机箱等,提高了系统的紧凑性与集成度。
(三)应用领域
- 工业自动化:在汽车制造生产线中,可实时采集机器人手臂的位置、速度等传感器数据,经过处理后控制机器人手臂的精确运动,完成零部件的装配任务;在化工生产过程中,连接温度、压力、流量传感器,实时监测生产工艺参数,根据预设的控制逻辑,控制阀门、泵等执行器的动作,确保化工生产的安全与稳定。
- 能源行业:在发电厂,用于监测和控制发电设备的运行状态,如采集发电机的电压、电流、温度等参数,根据这些数据调整发电设备的运行参数,保障电力供应的稳定性;在石油开采领域,连接井口的各类传感器,实时采集压力、流量等数据,通过远程控制实现对油井开采过程的精确管理。
- 军事与航空航天:在飞行器的飞行控制系统中,承担导航数据处理、飞行姿态控制等关键任务,确保飞行器的安全飞行;在军事武器系统中,用于火控系统的数据处理与控制,根据目标探测数据,精确计算武器发射参数,实现对目标的精确打击。
- 半导体制造:在芯片制造设备中,精确控制设备的运动精度、温度、压力等参数,保障芯片制造工艺的高精度与一致性,提高芯片制造的良品率;在半导体测试设备中,用于控制测试流程、采集测试数据,并对测试结果进行分析处理。
三、产品参数
- 处理器参数
- 处理器型号:PowerPC 7400 或 PowerPC 750™微处理器 。
- 缓存配置:32 kb / 32 kb L1 缓存,最高可达 2MB 的二级后援缓存 。
- 前端总线频率:100 MHz 。
- 内存与存储参数
- 板载内存:64 MB、128 MB 或 512 MB 的 ECC SDRAM 。
- 内存扩展:可通过 RAM 500 内存扩展模块扩展至 1 GB 。
- 闪存容量:高达 17 MB 。
- 通信接口参数
- 异步串行端口:双 16550 兼容异步串行端口 。
- 以太网接口:双 10BaseT/100BaseTX 以太网接口 。
- 其他参数
- 定时器配置:四个 32 位定时器,一个看门狗定时器 。
- 实时时钟与 NVRAM:32 kb NVRAM,带可更换电池备份的实时时钟 。
- 工作温度范围:一般为 - 40°C 至 + 85°C(具体依产品实际规格而定),可适应恶劣的工业与军事环境温度变化 。
- 存储温度范围: - 55°C 至 + 125°C,确保产品在运输、仓储过程中不受极端温度影响 。
- 相对湿度范围:5% - 95%(无冷凝),具备一定的防潮能力,可在潮湿环境下正常工作 。
- 抗电磁干扰等级:符合相关工业级抗电磁干扰标准,如达到 EN 61000 系列标准要求,能有效抵御工业现场复杂的电磁干扰,保障数据处理与通信的准确性 。
四、产品规格
- 型号:MVME5101 - 0131 。
- 产品类型:VME 总线单板计算机模块,用于工业自动化、军事与航空航天、半导体工艺设备等领域的计算与控制任务 。
- 尺寸:采用标准 VME 板卡尺寸设计,具体尺寸可能为长 × 宽 × 高约为 233.35mm×160mm×(3U 高度,1U = 44.45mm),即约 233.35mm×160mm×133.35mm(不同版本可能存在细微差异),紧凑的尺寸便于在各种设备机箱中安装 。
- 重量:约 1.36 公斤(依实际产品配置而定),相对较轻,方便在设备安装与维护过程中进行搬运与操作 。
- 安装方式:通过标准 VME 插槽进行安装,可直接插入 VME 总线机架的对应插槽中,实现与 VME 总线系统的可靠连接 。