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CPCI總線在數字化短波電臺中的應用

發布者: 發布時間:2019年04月25日標簽: 3737人瀏覽過

隨著現代事通信技術的進步,數字化短波電臺逐步往嵌入式、模塊化的方向發展。CPCI總線作為一種新興的總線技術,在短波電臺的模塊化設計上具有重要的應用價值,可以較大程度地提高數字化短波電臺的可靠性和保障性。

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CPCI總線架構

CPCI規范是由PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturer’s Group,PCI工業計算機制造商聯盟)制定的一種新的開放工業計算機標準,用于工業和嵌入式應用。它定義了更加堅固耐用的PCI版本,在電氣、邏輯和軟件功能等方面,與PCI標準兼容。

CPCI全稱Compact PCI,簡單的說就是PCI specification(PCI電氣規范)加上rugged Eurocard packaging(歐式卡)結構。CPCI模塊以插卡的方式安裝在機箱內的支架上,并采用垂直方向通風散熱,具有好的的散熱性和抗震動性。這樣,在CPCI系統中就可采用在臺式機中廣泛使用的高性能PCI技術,降低了新技術的使用成本,系統的整體性能得以提升。而且,基于PCI技術的豐富軟件工具,也使得用戶在使用中更加便捷。同時,歐式卡結構使得系統的可靠性進一步提高。另外采用IEEE 1101.11后端輸出方式,使得對系統的維護更加方便快捷,大大縮短了系統的平均維護時間。

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CPCI系統背板和CPCI板卡采用的是標準2mm高密度氣密性針孔連接器,板卡的尺寸分3U(100mm×160mm)和6U(160mm×233mm)兩種,3U的系統只提供32位/64位的PCI系統總線,6U的系統除了提供32位/64位的PCI系統總線外,還有多達315線的用戶定義輸入/輸出線,非常適用于數字化短波電臺的模塊化設計應用。CPCI總線具有較高的性能,其主要特點是:

(1)具有地址數據多路復用的高性能32位或64位的同步總線??偩€引腳數目和部件數量少(對于總線目標設備只有47根信號線,對于主設備只有49根信號線),降低了成本及布線復雜度。

(2)CPCI局部總線在33MHz總線時鐘、32位數據通路時,可達到峰值132Mb/s的帶寬;在33MHz總線時鐘,64位數據通路時可達到峰值264Mb/s的帶寬;在66MHz主頻時,對于32位數據通路和64位數據通路帶寬的峰值,可分別達到264Mb/s或528Mb/s的帶寬;CPCI總線還有線性突發傳輸功能,保證了滿載的高速傳輸。

(3)隱蔽的總線仲裁,減小了仲裁開銷。

(4)極小的存取延時i,采用總線多主控和異步數據轉移操作。

(5)CPCI提供的數據和地址奇偶校驗功能,保證數據完整性和準確性。

(6)CPCI總線與CPU和時鐘頻率無關,它能支持多個外設,設備間通過局部總線可以完成數據快速傳遞,從而很好地解決數據傳輸的瓶頸問題。

(7)對CPCI擴展卡及元件,能夠自動配置,實現設備的即插即用。

從結構上看,CPCI總線的特點表明它是一種理想的系統交換平臺的載體,能提供高傳輸帶寬,同時能夠保證數據完整性和準確性;能夠支持多外設,很好地適應了系統可擴展性的要求;采用的是PCI總線操作規程,很好地適應了一般的PCI擴展元件,降低了開發難度;引腳及外圍電路設計集連接緊密牢固、抗干擾、易更換、熱插拔等優點于一身。背板是CPCI總線架構的基礎,它為CPCI總線交換提供物理連接、電路保證。CPCI背板有8個插槽,其中一個為系統板插槽(system slot),其他7個為外設板插槽(peripheral slot),像這樣一個系統插槽外帶7個外設插槽的單元稱為一個CPCI段(CPCI segment)。系統插槽提供總線仲裁、時鐘分配和整個CPCI段的重新啟動等功能,系統插槽要通過管理每塊外設插槽上板卡的IDSEL信號來完成整個系統的初始化;外設插槽上可以安放簡單的接口板、智能從屬裝置(intelligence slave)或PCI總線控制裝置(PCI master)。

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CPCI總線接口設計

為了提高數字化短波電臺的數據處理能力,可以為其配置ETX嵌入式計算機模塊。雖然ETX嵌入式計算機模塊定義了符合PCI規范的CPCI總線,但由于如上所述的電氣負載的原因,對于PCI/CPCI總線而言,如果總線上連接過多的電氣負載或設備,總線將不能正常工作。在不擴充總線的情況下,標準PCI總線的驅動能力是驅動4個PCI插槽,而CPCI控制器模塊要求驅動7個儀器模塊。因此,即使采用PCI插卡到CPCI插座的物理結構轉換后,嵌入式計算機模塊的PCI總線主橋路仍然不能直接驅動CPCI總線。所以在設計數字化短波電臺的CPCI總線時,需要在ETX嵌入式計算機的CPCI總線和CPCI機箱底板的CPCI總線之間引入了PCI-PCI橋接

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