創(chuàng)新自化成

基于CPCI總線的加固計算機設(shè)計

時間：2011-10-10 09:41:42 第一對焦：CPCI

2011-10-09 23:13:53

　　0 引言

　　隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，加固計算機技術(shù)也日趨成熟。加固計算機是工作在惡劣環(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，它對計算機總線技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品的開放性、擴展性、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)品作為加固計算機的開發(fā)平臺。

　　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)計算機制造者聯(lián)合會(PCIIndustrial ComputerManufecmrers Group，簡稱PICMG)于1994提出來的一種總線接口標準。是以PCI電氣規(guī)范為標準的高性能工業(yè)用總線。CPCI的CPU及外設(shè)同標準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)動和應(yīng)用程序都感覺不到兩者的區(qū)別，將一個標準PCI插卡轉(zhuǎn)化成CPCI插卡幾乎不需重新設(shè)計，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+標準針孔連接器(IEC-107*-101)+歐洲卡規(guī)范(IEC297／IEEE 1011．1)。

　　1．2 CPCI的特點

　　1．2．1 開放的總線技術(shù)

　　CPCI技術(shù)架構(gòu)在一個更加開放、標準的平臺上，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)機械結(jié)構(gòu)，改用經(jīng)過20年實踐檢驗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、高負載能力，為現(xiàn)代系列設(shè)計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、最具吸引力的特點是熱插拔(Hot Swap)。簡言之，就是在運行系統(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，電源和接地、PCI總線信號、熱插拔啟動信號按序進行。

　　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)自動化產(chǎn)業(yè)提供了從CPU主板、機箱、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、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)平臺產(chǎn)品。2 CPCI在加固計算機中的應(yīng)用實例　　下面是我們?yōu)槟钞a(chǎn)品研制的以CPCI板卡為主構(gòu)成的加固計算機。2．1 系統(tǒng)框圈　　用CPCI板卡設(shè)計的計算機系統(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；二級緩沖：1MB／2MB；2．2．2 內(nèi)存規(guī)格：單條n0n-ECC DDR2 400／533 SODLMM；最大容量：2 GB。2．2．3 I／O接口串口：2個(RS-232)；(COM1和COM2)(DB-9) USB口：3個(USB2．O)；前面板兩個，背板1個。 PS／2口：1個； Serial ATA口：1個； IDE口：1個；網(wǎng)口：2個： VGA口：1個。顯示分辨率：2048×1536(CRT)。2．2．4 顯示 Intel915ME芯片組集成顯卡。前面板上模擬CRT端口，最高支持2048×1 536分辨率；后板上DVI-1端口，帶模擬和數(shù)字信號；背板模塊上1×18bps LVDS端口。2．3 串口擴展板MIC-3612特性可擴展出4個通訊口RS-232／RS-422／RS-485；標準3U／6U尺寸；和PCI 2．1兼容；速度可達921．6 K 由PCI即插即用自動分配地址；支持Windows 98／Windows 2000／Windows NT／WindowsXP操作系統(tǒng)。浪涌保護(25OOVDC)。2．4 背板CBP-3206-3612特性標準3U高度 32-bit／33MH 可選擇后走線。2．5 關(guān)于框圖的說明2．5．1 板卡的安裝由框圖可見，該系統(tǒng)主要由主板CPCI-3915(由凌華公司生產(chǎn))、串口擴展板MIC-3612(由研華公司生產(chǎn))、背板CBP-3206(由凌華公司生產(chǎn))及其它外部設(shè)備構(gòu)成。三個CPCI板卡被安裝在一個經(jīng)精心設(shè)計的3U機箱上，背板CBP-3206在機箱的后方，它有六個總線插座，和這六個總線插座相垂直，機箱有六個插槽，主板CPCI-3915和串口擴展板MIC-3612占據(jù)其中的兩個插槽，其它的四個插槽則預(yù)留給用戶開發(fā)。主板和串口擴展板插入機箱后用螺釘擰緊，這樣，三塊板卡的總線緊密接觸，完全吻合，三個板卡被牢牢地固定在機箱上，且頂端和底部均有導(dǎo)軌支持。前面板緊固裝置將前面板與周圍的機架安全地固定在一起?？ㄅc槽的連接部分通過針孔連接器緊密地連接。由于卡的四面均將其牢牢地固定在其位置上，因此即使在劇烈的沖擊和震動場合，也能保證持久連接而不會接觸不良。這正是CPCI技術(shù)的長處，以往的板卡安裝沒有可靠而安全的技術(shù)支持，插在其中的板卡只能固定于一點(如PCI技術(shù)中的金手指連接)?？ǖ捻敹撕偷撞恳矝]有導(dǎo)軌支持，因此卡與槽的連接處、插頭與插座的連接處都容易在震動中接觸不良，造成不良后果。2．5．2 操作系統(tǒng)的安裝和系統(tǒng)的快速恢復(fù) 出于加固的考慮，框圖中采用80G寬溫抗震硬盤和4G寬溫電子盤。操作系統(tǒng)是加固計算機的核心所在，要確實保證它的安全，當不可抗拒的原因使計算機的操作系統(tǒng)發(fā)生崩潰時，要用最有效的方法在最短的時間內(nèi)恢復(fù)。出于上述考慮，在兩個盤中都分別安裝了Windows 2000操作系統(tǒng)，當其中的一個發(fā)生故障時，可以快速地切換到另一個。另外，做了對操作系統(tǒng)的備份，當系統(tǒng)崩潰時，可通過簡單的操作，迅速地將系統(tǒng)恢復(fù)，這些操作均不用打開機蓋，只需用鼠標和鍵盤操作就可以了。2．5．3 顯示器框圖中的顯示器采用15英寸平板液晶顯示器，它由散件顯示屏、控制板、逆變器整合加固而成，在顯示屏的前面，安裝兼有加熱和屏蔽功能的玻璃，箱體內(nèi)的除霧電路可對其加熱除霧。2．5．4 技術(shù)指標框圖所示加固計算機的技術(shù)指標見表1。