vpx技术——vpx技术论证

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1、VPX技术——VPX技术论证目录1.VPX标准概述21.1VPX高速串行总线21.2VPX接插件31.3VPX的I/O能力31.4VPX的电源改进42.VPX高速串行总线42.1高性能网络1/10Gbe交换52.2串行RapidIO发展壮大62.3PCIExpress:高性能接口73.PowerPC处理器83.1Power构架的演变83.2今天A&D应用的革命93.3展望Power构架的未来104.VPX与VME,VXS区别104.1广泛使用的VME114.2VITA41124.3VITA46134.4向后兼容144.53UVITA46154.6VITA48154.7总结155.采用基于

2、VPX总线的系统迎接航空任务计算应用的挑战165.1任务计算的挑战165.2多处理器方案满足强大处理需求165.3系统的需求175.4尺寸和重量的限制185.5恶劣环境下的性能195.6新VPX标准将会给我们带来什么？196.FPGA应用于流处理196.1流处理系统的特点206.2使用FPGA做前期处理216.3将FPGA集成到系统中227.将FPGA和交换网络应用到系统中237.1处理器间通信267.2权衡所有因素26VPX技术新型VPX(VITA46)标准是自从VME引入后的25年来，对于VME总线架构的最重大也是最重要的改进。它将增加背板带宽，集成更多的I/O，扩展了格式布局。目前

3、，VME64x已经不能满足国防和航空领域越来越高的性能要求和更为恶劣环境下的应用。许多应用，例如雷达，声纳，视频图像处理，智能信号处理等，由于受到VME64x传输带宽的限制，系统性能无法进一步提高。急需要一种新体制的总线，替代现有的VME64x总线，以提高系统传输带宽。1.VPX标准概述VITA46基础标准由VITA46.0（基础协议）和VITA46.1（VME连接）描述，也称为VPX，并成功地于2006年一月引入。这是一个里程碑，因为我们可以确信VITA46标准已经设计和实现出来了。下一步是完成最终文档，并且提交ANSI（美国国家标准化组织）得到正式ANSI批准。1.1VPX高速串行总

4、线VPX总线是VME技术的自然进化，它采用高速串行总线替代并行总线是其的最主要变化。VPX采用RapidIO和AdvancedSwitchingInterconnect等现代的工业标准的串行交换结构，来支持更高的背板带宽。这些高速串行交换可以提供每个差分对儿250MBytes/sec的数据传输率。如果4个信道最高1GBytes/sec的理论速率。VPX的核心交换提供32个查分对儿，组成4个4信道端口，每个信道都是双向的（一发送差分对儿，一接收差分儿）。VPX模块的理论合计带宽为8GB/sec。当今基于VME总线雷达系统阵列中的每个系统处理器，都必须等待轮到该处理器获得总先后才能发送数据。

5、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。交换结构使所有数据流畅通无阻，来解决这一问题，这样减小了处理延迟和输入数据流的中断。StarFabric是一个串行转换结构，他利用现有的VME-64背板链接嵌入式多处理器。可是，VME64X接口的物理特性限制限制了它将来的发展。在VITA46开发以前，雷达系统开始面临主卡的性能的制约。VME主卡其中两个最严重的限制是每个插槽上通过信号针的数据量限制，以及严重的功率浪费。VITA46通过采用高速连接器和支持先进的交换结构，着重解决了这两个问题。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，

6、VPX将成为解决这些新需求的新技术。1.2VPX接插件VPX采用了由Tyco公司开发出了模块化的VPXRT2连接器，该连接器内含可控阻抗，低插入损耗，在最高6.25Gbaud下，串扰小于3%。Tyco公司生产的独特的新7排RT2连接器，与级联块儿和键一起，实现VITA46模块和背板设计。VITA46选择RT2连接器的目的是为了解决以下问题：•连接器必须可以发送信号至少5Gbits/sec•连接器必须提供充足的I/O，适应现代主卡上日益增加的功能。•连接器的尺寸必须能够满足VME标准长度，以便可以安装PMC模块，能够保证0.8英寸的板间距。•连接器系统必须足够牢固，这样在军事/航空系统的恶

7、劣环境中才能应用。VITA46模块插入和拔出力量与VME64X模块相近。这是因为虽然VITA46拥有更多的接触点，但是Tyco公司的MultiGigRT2连接器使得每个接触点压力降低而又能保证充分的接触。以上结论都是建立在连接器机械结构评估和测试基础上得来的。VITA46工作组对最终交付使用的VPX连接器，为VPX模块标准做了大量的测试认证。这些测试再现了一些最苛刻的环境测试，执行了板级标准。主要环境参数测试包括如下：•振动及颤动•