基于CPCI總線的加固計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了CPCI總線的概念及特點(diǎn)，并介紹了用CPCI板卡CPCI-3915、MIC-3612、CBP-3206設(shè)計(jì)的加固計(jì)算機(jī)。試驗(yàn)和使用結(jié)果表明：該產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理，工作穩(wěn)定，性能良好，性價(jià)比高，其可靠性、可維性均比以往的產(chǎn)品有了很大的提高，完全滿足惡劣環(huán)境下使用的要求。

關(guān)鍵詞：CPCI總線；加固計(jì)算機(jī)；設(shè)計(jì)

O 引言

隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，加固計(jì)算機(jī)技術(shù)也日趨成熟。加固計(jì)算機(jī)是工作在惡劣環(huán)境下的設(shè)備，為適應(yīng)不斷變化的工作環(huán)境和應(yīng)用環(huán)境，它對計(jì)算機(jī)總線技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品的開放性、擴(kuò)展性、可靠性、可維性的要求很高。目前，CPCI技術(shù)已廣泛且成功地應(yīng)用到了許多行業(yè)，相關(guān)的產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，到目前為止，無論是生產(chǎn)廠家的數(shù)量、產(chǎn)品的種類和數(shù)量，還是系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)量都得到了大幅度增長，越來越多的項(xiàng)目轉(zhuǎn)向CPCI解決方案。基于以上考慮，我們選用 CPCI總線技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品作為加固計(jì)算機(jī)的開發(fā)平臺(tái)。

1 關(guān)于CPCI

1．1 CPCI的含義

CPCI的全稱為Compact PCI(Compact Peripheral Component Interconnect)，中文又稱緊湊型PCI，是國際工業(yè)計(jì)算機(jī)制造者聯(lián)合會(huì)(PCI Industrial Computer Manufecmrers Group，簡稱PICMG)于1994提出來的一種總線接口標(biāo)準(zhǔn)。是以PCI電氣規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)的高性能工業(yè)用總線。CPCI的CPU及外設(shè)同標(biāo)準(zhǔn)PCI是相同的，并且CPCI系統(tǒng)使用與傳統(tǒng)PCI系統(tǒng)相同的芯片、防火墻和相關(guān)軟件。從根本上說，它們是一致的，因此操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序都感覺不到兩者的區(qū)別，將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PCI插卡轉(zhuǎn)化成CPCI插卡幾乎不需重新設(shè)計(jì)，只要物理上重新分配一下即可。

換言之，CPCI總線=PCI總線的電氣規(guī)范+標(biāo)準(zhǔn)針孔連接器(IEC-1076-4-101)+歐洲卡規(guī)范(IEC297／IEEE 1011．1)。

1．2 CPCI的特點(diǎn)

1．2．1 開放的總線技術(shù)

CPCI技術(shù)架構(gòu)在一個(gè)更加開放、標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)上，有利于各類系統(tǒng)集成商、設(shè)備供應(yīng)商提供更加便捷快速的增值服務(wù)，為用戶提供更高性價(jià)比的產(chǎn)品和解決方案。

1．2．2 可靠的歐洲卡結(jié)構(gòu)

CPCI拋棄PCI的傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，改用經(jīng)過20年實(shí)踐檢驗(yàn)了的高可靠歐洲卡結(jié)構(gòu)，改善了散熱條件，提高了抗振動(dòng)沖擊能力，符合電磁兼容性要求。

1．2．3 靈活的連接方式

CPCI拋棄了IPC的金手指式互連方式，改用歐式連接器(即2 mm密度的針孔連接器)，具有氣密性、防腐性、可靠性、高負(fù)載能力，為現(xiàn)代系列設(shè)計(jì)提供了無可比擬的性能和靈活性。

1．2．4 高效的熱插拔技術(shù)

CPCI技術(shù)中最突出、最具吸引力的特點(diǎn)是熱插拔(Hot Swap)。簡言之，就是在運(yùn)行系統(tǒng)沒有斷電的條件下，拔出或插入功能模板，而不破壞系統(tǒng)的正常工作的一種技術(shù)。它的實(shí)現(xiàn)是：在結(jié)構(gòu)上采用三種不同長度的引腳插針，使得模板插入或拔出時(shí)，電源和接地、PCI總線信號(hào)、熱插拔啟動(dòng)信號(hào)按序進(jìn)行。

1．3 關(guān)于CPCI市場

CPCI產(chǎn)品在國內(nèi)發(fā)展很快，有自主產(chǎn)品的廠家已經(jīng)發(fā)展到數(shù)十家，其中凌華科技為工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)提供了從CPU主板、機(jī)箱、電源到I／O的全系列完整解決方案。此外，還有研華、致茂科技、北京康拓科技集團(tuán)、七—六所、七0七所、電子部上海32所等廠商，都可以研制和生產(chǎn)具有核心技術(shù)的系統(tǒng)平臺(tái)產(chǎn)品。

2 CPCI在加固計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用實(shí)例

下面是我們?yōu)槟钞a(chǎn)品研制的以CPCI板卡為主構(gòu)成的加固計(jì)算機(jī)。

2．1 系統(tǒng)框圈

用CPCI板卡設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)框圖見圖1。

2．2 主板CPCI-3915特性

2．2．1 處理器系統(tǒng)

最高速度：2．0 GHs；

二級(jí)緩沖：1MB／2MB；