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VPX总线设计知识整理.doc

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：3.46M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    一．VPX特点总结
    二．相关产品调研
    三．系统架构
    VPX 总线设计及调研 一．VPX 特点总结 1. VPX 总线采用高速串行总线技术替代了 VME 总线的并行总线技术。VPX 总线引入了目前 最新串行总线技术，例如：RapidIO、PCI-Express 和万兆以太网等，支持更高的背板带宽。 VPX 核心交换可以提供 32 对差分对，每对差分对理论上可以提供 10Gbps 的数据交换能力， 一个 VPX 模块理论上最高可以提供 8GByte/s 的数据交换能力。 2. VPX 总线还采用交换式结构替代 VME 的主控式结构。交换式结构使得系统整体性能不在 受主控板的限制，提高了系统的整体性能。同时，在交换式结构下，处理器可以在任意的时 间发送数据，而不需要等待总线后才发起传输，特别适合多处理器系统。 3. VPX 采用了由 Tyco 公司开发出了模块化的 VPX MultiGig RT2 连接器，该连接器内含可控 阻抗，低插入损耗，在最高 6.25 Gbaud 下，串扰小于 3%。非常好的解决了加固，高速互联， 管理等各个方面的问题，可以广泛的应用在航空、航天、雷达、海底勘探、通信等领域。 4. VPX 拥有着更多的 I/O 能力，其数量几乎是 64X 类型卡的两倍。所有的 I/O 针都有千兆传 输能力，最高到 6.25 Gig/Sec。并且有辅助的 VITA 48 标准选择，使得每个插槽可以插更高功 率的板子。 5.VPX 板卡规格。VPX 标准在结构上保留了欧卡 3U 和 6U 尺寸，如下图所示。
    6.VPX 标准的组成 。VPX 标准是一系列规范的统称，这些规范主要有以下内容，如下表： 图 1 VPX 两种板卡形式 图 2 VPX 标准规范 7.VPX 分布式结构及背板结构。VPX 背板结构可以方便实现多处理器分布式结构。分布式结 构适用于点对点的互连系统，采用此结构有助于发挥 VPX 标准中 RapidIO，PCI Express 等 高速总线的传输优势。常见的拓扑结构有星形，网状，环形等。在分布式的结构中，系统可 以被拆分为功能单一的各个模块。模块之间通过高速总线进行互连，形成网络中的各个节点。
    8.VPX 机箱与高速背板设计。VPX 机箱有实验室调试、普通环境装机、风冷加固、导冷 加固等版本，尺寸可从几个槽位的小机箱到十几个槽位的 48.4 cm 标准机箱。背板有全交 换、网格交换、自定义等多种形式，信号速率大于 3 Gbit/s 每连接。 VPX 背板的设计要素包含机箱尺寸、接插件、电源输送、设备识别、特殊功能（JTAG、 系统基准时钟、系统复位、系统管理等）以及高速串行连接。高速串行总线信号虽然不对背 板结构产生直接影响，但为了保证信号完整性，需要考虑材料、走线、长度、线宽、空间、 信号隔离等因素。VPX 背板的拓扑结构可以是孔网型、星型、双星型、菊花链型等，需要 根据具体的应用来选择，选择正确的背板拓扑结构是非常重要的，这可能给系统的性能带来 重大影响。VPX 不要求所有的槽位都满足背板的协议，可以通过混合背板模式来将 VPX 总 线同其他总线共同实现在同一张背板上。
    图 VPX 标准高速背板结构 图 3 VPX 板卡 9. VPX 管脚映射。VPX 的管脚映射根据不同的应用有着不同的映射，下表为 SRIO VPX 标 准的管脚映射。
    图 4 VPX 连接器管脚映射 二．相关产品调研 1.基于 VPX 架构的 6U Intel Core i7 处理板 该板卡是基于 VPX 架构的 6U 处理板，CPU 采用 Intel Core i7-610E 或-620LE,-620UE 双核 处理器，支持 16GB DDR3-1066 ECC 内存，双路 DVI-D 显示，8MB NOR boot flash，128GB NAND Flash。 2.基于 2 片 DSP TMS320C6678+1 片 Xilinx Artix-7 系列 FPGA 的高性能信号处理板
    a) 集成 2 片 TMS320C6678 高性能 DSP； b) 集成 1 片 Xilinx Artix-7 系列 FPGA(可选配置)； 2. 8 路 SATAII 6U VPX 高速存储模块 高速存储模块将通过 VPX 的高速接插件，经过背板互联总线接入到处理控制板的 FPGA 高速 Serdes 接口，由 FPGA 实现 SATA2.0 接口协议，并行操作访问多块 SSD 硬盘。与 FPGA 直接操作 NAND FLASH 的方案相比，免去了对 NAND FLASH 坏块管理、存储单元均衡使用、 ECC 校验等诸多复杂的工作，开发难度降低，模块稳定性大大提高。 高速存储模块可依据处理控制板的 FPGA 高速 Serdes 接口数量进行多模块并联扩展，实
    现存储容量和读写速率的提升。 3.VPX 机箱和背板  遵循 VPX 标准，兼容 Open VPX  系统支持 0.8pitch 或 1 pitch 导冷 3U VPX 模块  550W 电源，100～240VAC 输入  12V,5V,3.3V,+/-12V_AUX 以及 3.3V_AUX  每槽最大可支持 60W 功耗（环境 30˚C）  支持后 I/O，可以提供丰富灵活的接口 4.基于双 TMS320C6678+双 XC6VSX315T 的 6U VPX 高速数据处理平台 基于 VPX 架构，主体芯片为两片 TI DSP TMS320C6678,两片 Virtex-6 XC6VSX315T-ff1156 FPGA，1 个 RapidIO Switch。FPGA 连接 FMC 子卡。FPGA 片外挂接 2 簇 32bit DDRIII SDRAM，
    最大容量支持 2GB。每片 FPGA 还通过 EMIF 总线连接一片 TMS320C6678 型 8 核心 DSP。所 有信号处理 FPGA 与 DSP 均通过 SRIO 4X 连接板上一片 8 端口 SRIO 4X 交换芯片。DSP 芯片外 挂最大容量支持 2GB 的 DDRIII SDRAM。两片 DSP 之间通过 HyperLink 进行高速直接互联。两 片 FPGA 之间通过 8X GTX 以及若干 LVDS 信号互联。  SRIO 4X 交换网络连接两片 DSP 以及两片 Virtex-6 FPGA  SRIO 4X 交换网络连接 4 组 SRIO 4X 至 VPX P1;  具备一个 SRIO 4X 交换芯片;  具备高速 RocketIO 数据传输链路;  具备 I2C 接口，实现系统功耗、状态管理;  可以接入 VPX P0 参考时钟进行工作;  通过 VPX P0 接口定义板卡编号 GA[5:0]，并设置网络 MAC，DSP 网络均可配置交换 功能。  提供 2 个 FMC 子卡接口，每个 FMC 子卡接口与一片 Virtex-6 XC6VSX315T FPGA 连 接；  支持热插拔，工业级设计。 5.OpenVPX 信号处理机 OpenVPX 综合信号处理机，也称网络信号处理机或第三代信号处理机，VPX 信号综合处理机 包含 CPU 主控模块、DSP 处理模块、数据交换模块、接口模块、存储模块 5 个功能模块。各
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