FR2972547A1

FR2972547A1 - Interface device and communication module combination for signal acquisition, processing and/or generating system, has communication interface provided downstream of piled up modules and located on lower side of connector

Info

Publication number: FR2972547A1
Application number: FR1100675A
Authority: FR
Inventors: Robert Michel Serge Lacoste
Original assignee: ALCIOM
Current assignee: ALCIOM
Priority date: 2011-03-07
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2012-09-14
Anticipated expiration: 2031-03-07
Also published as: FR2972547B1

Abstract

The combination has a communication interface (5) provided upstream toward a server system (8) e.g. computer, where the interface is located on a lower side of a connector (3), Another communication interface (6) is provided downstream toward a set of piled up modules, where the latter interface is located on an upper side of another connector (4). A third communication interface (7) is provided downstream of another set of piled up modules, where the third communication interface is located on the lower side of the connector.

Description

Dispositif d'interface et de communication flexible pour modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux Domaine technique concerné Le domaine concerné par la présente invention est celui de l'interconnexion d'un ensemble de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux et d'un calculateur hôte. Problème posé Afin de permettre le développement rapide de systèmes de mesure ou de traitement de signaux spécifiques, par exemple pour des applications de type bancs de test ou pour des développements de produits expérimentaux, une solution efficace consiste à interconnecter des modules pré-existants réalisant chacun une ou plusieurs fonctions génériques d'acquisition, de traitement ou de génération de signaux, et à piloter ces modules depuis un système hôte en fonction des besoins. Ce système hôte peut, selon les applications, être soit un ordinateur soit tout autre système programmé : Microcontrôleur, microprocesseur ou automate industriel par exemple. Afin de répondre aux besoins de ce type d'application, l'interface de communication reliant les modules et le calculateur hôte doit être la plus flexible possible afin de s'adapter à différents types de systèmes hôtes, doit être performante, et doit supporter des topologies de raccordement des modules entre eux les plus souples possibles afin de permettre la réalisation de systèmes de mesure compacts, évolutifs et économiques. Etat de la technique antérieure Les interfaces de communication existantes préalablement à la présente invention et répondant peu ou prou au besoin de ce type d'application sont les suivantes : - Des systèmes utilisent des interfaces de communication de type Ethernet ou USB, le cas échéant avec protocole dédié comme LXI. Ces interfaces sont flexibles et rapides mais ne sont pas aisément compatibles avec l'utilisation de systèmes hôtes embarqués de type micro-contrôleurs. Le raccordement de modules nécessite de plus un hub ou routeur externe ; Des systèmes utilisent des interfaces asynchrones type RS232 ou RS485. Ces technologies sont simples et peu couteuses, mais offrent des performances médiocres ; Des systèmes utilisent des solutions de type fond de panier (VXI, PXI, etc). Ces solutions sont très performantes mais intrinsèquement couteuses et nécessitent une interface spécifique vers le calculateur hôte ; Des systèmes de cartes fille type mezzanine ne permettant pas le raccordement d'un nombre important de modules. Exposé de l'invention L'invention est basée sur la mise en oeuvre d'une topologie flexible permettant l'empilement de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1) ainsi que le chaînage de plusieurs piles (2) de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux, via un connecteur en face inférieure (3) et un connecteur en face supérieure (4) sur chaque module d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1). Via ces connecteurs chaque module dispose de trois interfaces de communication : une interface de communication amont (5) vers le système hôte (8) ou vers un module amont d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux (1), située sur le connecteur en face inférieure (3) du module, une interface de communication aval d'empilement (6) vers des modules empilés, située sur le connecteur en face supérieure (4) du module une interface de communication aval de chaînage (7) vers d'autres piles de modules, situées sur le connecteur en face inférieure (3) du module. De préférence selon l'invention, l'interface de communication amont (5) est réalisée sous la forme d'une interface configurable selon différents modes (dont a minima le mode SPI) via N signaux de sélection à trois états permettant de sélectionner un mode parmi au plus trois puissances N configurations. De préférence selon l'invention, l'interface de communication amont (5) supporte les modes SPI, USB, UART et I2C afin de permettre le raccordement à un grand nombre de systèmes hôtes différents, les interfaces de communication aval (6) et (7) étant en mode SPI. De préférence selon l'invention chaque module est identifié par une adresse correspondant à son emplacement dans la topologie de l'assemblage des modules, selon le numéro de la pile de modules (2) par rapport au système hôte (8) et sa hauteur du module dans l'empilement de modules (2). Présentation des figures La figure 1 représente une variante de réalisation du dispositif. Nomenclature Les références numériques portées sur la figure 1 correspondent aux 20 moyens techniques suivants : 1 : Module d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux 2 : Pile de modules d'acquisition, de traitement et/ou de génération de signaux 3 : Connecteur en face inférieure 25 4 : Connecteur en face supérieure 5 : Interface de communication amont 6 : Interface de communication aval d'empilement 7 : Interface de communication aval de chaînage 8 : Système hôte Description détaillée d'un mode de réalisation D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une variante de réalisation donnée ci-après à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Flexible interface and communication device for acquisition, processing and / or signal generation modules Technical field concerned The field of interest of the present invention is that of the interconnection of a set of acquisition, processing and / or signal generation modules. processing and / or signal generation and a host computer. Problem posed In order to allow the rapid development of specific measurement or signal processing systems, for example for test-bed type applications or for experimental product developments, an efficient solution is to interconnect pre-existing modules that each perform one or more generic functions of acquisition, processing or generation of signals, and to control these modules from a host system as needed. This host system may, depending on the application, be either a computer or any other programmed system: Microcontroller, microprocessor or industrial PLC for example. In order to meet the needs of this type of application, the communication interface connecting the modules and the host computer must be as flexible as possible in order to adapt to different types of host systems, must be efficient, and must support topologies of connection of the modules as flexible as possible to allow the realization of compact measuring systems, scalable and economical. State of the Prior Art The existing communication interfaces prior to the present invention and more or less responding to the need for this type of application are the following: - Systems use Ethernet or USB type communication interfaces, where appropriate with dedicated protocol like LXI. These interfaces are flexible and fast but are not easily compatible with the use of micro-controller type embedded host systems. The connection of modules also requires an external hub or router; Systems use RS232 or RS485 asynchronous interfaces. These technologies are simple and inexpensive, but offer poor performance; Systems use backplane solutions (VXI, PXI, etc.). These solutions are very powerful but intrinsically expensive and require a specific interface to the host computer; Mezzanine-type daughter card systems that do not allow the connection of a large number of modules. DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention is based on the implementation of a flexible topology for stacking acquisition, processing and / or signal generation modules (1) as well as the chaining of several stacks ( 2) acquisition modules, processing and / or signal generation, via a connector on the lower face (3) and a connector on the upper face (4) on each acquisition module, processing and / or generation of signals (1). Via these connectors each module has three communication interfaces: an upstream communication interface (5) to the host system (8) or an upstream acquisition, processing and / or signal generation module (1), located on the connector on the lower face (3) of the module, a downstream communication interface for stacking (6) to stacked modules, located on the connector on the upper face (4) of the module a downstream communication interface for chaining (7) to other stacks of modules, located on the connector on the lower face (3) of the module. Preferably according to the invention, the upstream communication interface (5) is made in the form of a configurable interface according to different modes (including at least the SPI mode) via N three-state selection signals for selecting a mode among at most three powers N configurations. Preferably according to the invention, the upstream communication interface (5) supports the SPI, USB, UART and I2C modes in order to allow the connection to a large number of different host systems, the downstream communication interfaces (6) and ( 7) being in SPI mode. Preferably according to the invention each module is identified by an address corresponding to its location in the topology of the module assembly, according to the number of the stack of modules (2) relative to the host system (8) and its height of the module in the stack of modules (2). FIG. 1 shows an alternative embodiment of the device. Nomenclature The numerical references shown in FIG. 1 correspond to the following technical means: 1: Acquisition, processing and / or signal generation module 2: Stack of acquisition, processing and / or signal generation modules 3: Connector on the lower face 4: Connector on the upper face 5: Upstream communication interface 6: Stacking downstream communication interface 7: Chaining downstream communication interface 8: Host system Detailed description of an embodiment D ' Other features and advantages of the invention will appear on reading the description of an alternative embodiment given below by way of indicative and non-limiting example.

Dans cette variante de réalisation, chaque module (1) est architecturé autour d'un micro-contrôleur. Ce micro-contrôleur détermine lors de la séquence d'initialisation le mode de fonctionnement de l'interface amont (5) en examinant l'état des signaux à trois états du connecteur en face inférieure (3). Selon le mode sélectionné le micro-contrôleur configure les entrées- sorties affectées à l'interface amont en mode SPI esclave, I2C esclave, UART ou USB esclave. Ce micro-contrôleur gère également des interfaces haute vitesse SPI maître pilotant les interfaces aval d'empilement (6) et de chaînage (7). Un logiciel micro-programmé dans ce micro-contrôleur réalise les fonctions nécessaires pour la recherche automatique de l'adresse du module dans la topologie d'assemblage des modules ou pour le routage des messages de module à module via les interfaces amont (5) et avals (6 et 7) de chaque module. Applications industrielles potentielles Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux modules destinés à l'assemblage de systèmes d'acquisition, de traitement et de génération de signaux : bancs de test, systèmes de mesure spécifiques, démonstrateurs expérimentaux, architectures radio logicielles, etc.25 In this variant embodiment, each module (1) is structured around a microcontroller. This microcontroller determines during the initialization sequence the operating mode of the upstream interface (5) by examining the state of the three-state signals of the connector on the lower face (3). Depending on the selected mode, the microcontroller configures the inputs / outputs assigned to the upstream interface in SPI slave, I2C slave, UART or USB slave mode. This microcontroller also manages high speed SPI interfaces master driving downstream interfaces stacking (6) and chaining (7). Micro-programmed software in this microcontroller performs the functions necessary for the automatic search of the module address in the assembly topology of the modules or for the routing of messages from module to module via the upstream interfaces (5) and avals (6 and 7) of each module. Potential industrial applications The device according to the invention is particularly intended for modules intended for the assembly of acquisition, processing and signal generation systems: test benches, specific measurement systems, experimental demonstrators, software radio architectures, etc. .25

Claims

REVENDICATIONS1. Flexible communication and interface device for acquisition, processing and / or signal generation modules, characterized in that it comprises the implementation of a flexible topology allowing the stacking of acquisition modules, processing and / or signal generation (1) as well as the chaining of several batteries (2) of acquisition modules, processing and / or signal generation, via a connector on the lower face (3) and a connector in upper face (4) of each acquisition, processing and / or signal generation module (1), and characterized in that, via these connectors, each module has three communication interfaces: an upstream communication interface (5) to the host system (8) or to an upstream acquisition, processing and / or signal generation module (1) located on the connector on the lower face (3) of the module; a downstream stack communication interface (6) to stacked modules, located on the connector on the upper face (4) of the module; - A downstream communication interface chaining (7) to other stacks of modules, located on the connector on the underside (3) of the module.

2. Device according to claim 1; said device providing the upstream communication interface (5) in the form of a configurable interface according to different modes (of which at least the SPI mode) via N three-state selection signals for selecting one of at most three N power modes configurations, the downstream communication interfaces (6) and (7) being in SPI mode.

3. Device according to claims 1 and 2; The upstream communication interface (5) of said device supporting SPI, USB, UART and I2C modes to allow connection to a large number of different host systems.

4. Device according to claim 1; the different modules of said device being identified by an address corresponding to their location in the topology of the module assembly, according to the module stack number (2) relative to the host system (8) and the module height in the stack of modules (2).