CN102841638B - 一种多功能vpx背板的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能VPX背板的设计方法。针对现如今FPGA、DSP、CPU技术的不断发展,传统的并行总线已经不能满足大带宽、高速率的要求。本发明采用VPX总线技术,利用串行RapidIO和Advanced Switching Interconnect等现代工业标准的串行交换结构,支持更高的背板带宽。本发明采用VITA46标准,解决了相邻板间信号的高速传输,不同板卡之间通过交换网络实现信号的高速传输,支持两块交换板同时对不同板卡进行数据交换,并且支持交换板与交换板之间的数据通信,并且增加各种外部控制信号。在背板上引入电源模块设计,增强了通用性,并且在每个槽位之间引入了加固条设计,能有效的防止背板弯曲,并解决了高速连接器在压接时容易损坏的问题。
Description
一技术领域
本发明涉及一种多功能VPX背板的设计方法。尤其是考虑了多种应用因素,可以根据不同***的需求动态进行功能的扩展,支持大带宽的数据交互,兼容不同板卡的接口定义。可以实现VPX架构下的不同雷达信号处理以及数据处理等的通用性。
二背景技术
随着集成电路、计算机技术和软件技术的飞速发展,雷达信号数据处理***平台呈现出双重发展趋势:(1)以天线***为主的室外单元,其中信号数据处理功能为信号预处理,趋于分布式;(2)以综合信号数据处理为主的室内单元,通常称之为信号主处理,趋于综合集成化。雷达***室外单元包括天线、数字收发模块、数字波束形成及预处理、雷达控制与定时,通过网络和光纤实现与雷达***室内单元的高速数据传输与命令和信息交互。
随着FPGA、DSP、CPU技术的不断发展,处理平台***架构也随之快速发展演变。传统的基于VME总线雷达***阵列中的每个***处理器,都必须等待轮换到该处理器获得总线后才能发送数据。这样不仅仅使处理器终止了对当前数据块的处理,同时还终止了处理器对输入数据的处理。
由于采集的数据频率越高,图像效果越好。随着雷达数据管道变得越来越大,VPX将成为解决这些新需求的新技术。VITA46标准定义了一种新的7排高达6.25Gb/s的高速I/O连接器,可全面支持当前的高速串行互联标准。这些标准包括SRIO、PCIE、RocketIO、SATA、Gbit Ethernet和10Gbit Ethernet等。VITA46全系列共20个标准,对VPX板卡的外形尺寸、背板的拓扑结构、支持各种串行标准协议时的插座定义,以及电源插座的定义,监测总线定义等都做了详细的定义。
多功能VPX背板的设计,采用了VITA46标准,解决了不同基于VITA46标准处理板的***互连问题,并通过外部信号的引入,解决了VPX机箱与整个雷达***的信号传输问题。
三发明内容
本发明的目的在于:提供一种多功能VPX背板的设计方法,包括解决不同板卡之间的信号传输问题,如:不同槽位的板卡之间的信号传输,这其中又包含了PowerPC处理板之间的信号传输,FPGA处理板之间的信号传输,PowerPC处理板与FPGA处理板之间的信号传输,交换板与交换板之间的信号传输等;解决电源模块集成到背板问题;解决结构设计优化问题等。
为了设计一种多功能VPX背板,本发明的具体设计方案如下:
根据不同***对于相邻板间信号传输的要求,以及处理板通过交换板进行大带宽的数据传输的要求,本发明通过16对LVDS信号进行板间信号互连,通过两块交换板的设计,使得每块处理板与交换板之间分别有×4的串行RapidIO信号进行数据传输,每块处理板与交换板之间最大支持10Gbytes/s的通信带宽。根据不同雷达***的要求,引入了时统,伺服控制,触发信号以及编码信号。为了满足通用性的要求,将电源背板与传统的处理背板,设计到一起,并且在槽位之间引入了加固条设计,更好的满足了可靠性。
本设计方法的主要特征有:
共设计12个槽位,其中6、7槽位用于交换板,其余各槽位可以兼容基于VITA46标准的FPGA处理板以及PowerPC处理板。背板上除电源模块以及拨码开关外,没有其他芯片的加入,扩展功能完全通过背板接口定义与***设备进行通信。槽位与槽位之间有加固条设计,更好的满足可靠性要求。
本发明通用VPX背板效果体现在下述几个方面:
1、每个槽位与相邻槽位之间有16对RocketIO控制总线,可以满足雷达***的DBF需求。
2、每块交换板与其他处理板采用RapidIO协议,支持最大10路处理板,每路10Gbps的通信带宽,总的通信带宽可以满足现有雷达***的各种要求。
3、在背板上引入雷达***控制信号接口定义,在不引入元器件的情况下,实现雷达作战***对每个机箱甚至每块处理板的控制。并且可以通过对背板编码,实现多个机箱,以及机柜的编码控制。
4、把电源背板与处理背板放到一起,能够满足可靠性要求,而且使得板内电压更加稳定。加固条的设计有效的防止了处理板插拔时引起的背板弯曲。
四附图说明
下面结合说明书附图,通过实施例对本发明作进一步地描述。
图1是本发明设计的拓扑结构;
图2是本发明使用的连接器;
图3是本发明使用的定位销;
图4是本发明设计的连接器分布;
图5是本发明设计的电源模块;
图6是本发明设计的加固条。
五具体实施方式
参见图1,一种多功能VPX背板的拓扑结构。背板采用2个电源槽加12槽全交换的VPX背板,其中6槽和7槽为交换板槽位,其中的1、2、3、4、5、8、9、10、11、12槽位为处理模块槽位。各槽位J0插座电源、I2C管理总线、***复位、参考时钟、触发信号互联;各槽位J0物理地址根据各槽位位号,在背板中按高低电平接好;处理模块槽位分别与两块交换板有×4的高速差分对相连;处理模块分别与两块交换板有1路千兆以太网相连;两块交换板之间有一路×4的高速差分对相连;处理模块相临的槽位有16对高速差分对互联;***控制信号,包括时统、伺服控制信号定义在6槽的J4插座,使背板与外界通信。
参见图2、图3,一种多功能VPX背板所需连接器以及定位销。背板采用Tyco公司开发的模块化的VPX RT2连接器,该连接器内含可阻抗,低***损耗,在最高6.25Gbps下,串扰小于3%。Tyco公司生产的独特的新7排RT-2 MultiGiag连接器设计的高级连接器***,可以提供更多的I/O,支持高速的串行连接,以及包含ESD(静电)保护结构,与级联块儿和定位销一起,实现VITA46模块和背板设计。图4是连接器与定位销的具体排放关系,12个槽位相对应排放关系相同。
参见图5,图6。在电源的设计上,直接引入了电源模块,提供+48V,+12V,+5V供电,并通过LT1764EQ-3.3V用作给处理模块辅助供电。同时在每个槽位与槽位之间,加入了加固条设计,方便连接器的压接,并有效防止由于处理模块的插拔所引起的板子变形。
以上内容是结合具体的优选方式对本发明所做的详细说明,不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以引入其他控制信号作为推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的发明保护范围。
Claims (2)
1.一种多功能VPX背板的设计方法,包括:处理板间信号传输、处理板与交换板之间信号传输、交换板与交换板之间信号传输、外部信号的引入以及电源结构的设计,其特征在于:
A、处理板之间采用16对高速差分信号线进行板间信号的互连;
B、采用两块交换板设计,每块交换板都可分别与除交换板之外的任一槽位板卡通过×4的串行RapidIO协议进行通信;
C、两块交换板之间可以通过两组×4的串行RapidIO协议进行相互通信,并且可以通过千兆网进行数据通信;
D、引入除板卡外的外部信号,实现外部信号对板内信号的控制;
E、将电源背板与信号背板放到一起,引入加固条设计;
F、除交换板两个槽位外,其他各槽位可以接入任何满足VITA46标准的处理板,且处理板可以根据自身的ID号,加载板卡内相应程序。
2.根据权利要求1所述的一种多功能VPX背板的设计方法,其特征在于:引入了外部信号,包括雷达***所必须的时统信号、伺服控制信号、时钟信号、触发信号以及多个VPX机箱组成大***时所需的ID号。
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