OpenVPX标准技术交流UCAS

OpenVPX标准技术交流李杰2014/1/10型号研制面临的挑战高可靠快速低成本标准化型谱化货架化OpenVPX2020/1/112提纲4OpenVPX发展概述123标准内容简介国内外产品及应用情况标准应用的几个常见问题2020/1/1131.1计算机标准组织1.2OpenVPX发展历史OpenVPX发展概述12020/1/1141.1计算机标准组织PCIPCIeCPCICPCIe工业计算机制造协会：为商业、工业计算机制定通用技术标准。VMEVXSVPXOpenVPXVME国际贸易协会组织：为军用、航空航天、国防等领域提供高可靠性计算机标准。2020/1/1151.2OpenVPX标准发展历史2020/1/116美国国防部授权VITA组织，28家大公司联合制定2009年形成草案，2010年2月正式发布解决不同厂商兼容互操作问题形成开放竞争的规模化市场降低研制成本，缩短研制周期政府、用户、总包商和产品提供商各方受益总线标准发展历程2020/1/117OpenVPX标准计算机产品实物82020/1/112020/1/118标准内容简介22.1VITA46标准2.2VITA48标准2.3VITA65标准2020/1/119VITA46VPXVITA46.0VITA46.3VITA46.4VITA46.6VITA46.7VITA46.9VITA46.10VITA46.11VITA46.20VITA48REDIVITA48.0VITA48.1VITA48.2VITA48.3VITA48.5VITA65OpenVPXVITA65OpenVPX相关标准组成2020/1/11102.1VITA46（VPX）标准组成•VPX基本标准VITA46.0•VITA46基于SerialRapidIO互联VITA46.3•VITA46基于PCIExpress互联VITA46.4•VITA46基于GbitEthernet互联VITA46.6•VITA46基于10GbitEthernet互联VITA46.7•PMC/XMC/GbE到3U/6UVITA46管脚镜像VITA46.9•VITA46后传输板模块VITA46.10•VITA46系统管理VITA46.11•VPX交换槽定义VITA46.202020/1/1111VITA46.0•主电源•副电源供电•连接器及引脚定义•定位螺栓插板•3U•6U尺寸•连接器及引脚定义•定位螺栓背板2020/1/1112VITA46.0—供电3U模块VS1：+12VVS2：+3.3VVS3：+5V6U模块VS1：+48V或+12VVS2：+48V(GND)或+12VVS3：+5V主电源3.3V为子模块供电例如XMC、PMC子板±12V为子模块供电例如PMC、FMC子板副电源2020/1/1113VITA46.0—连接器及定位螺栓定位螺栓防止插拔板卡对接插件造成损伤防止板卡插错槽位2020/1/1114VITA46.0—3U插板结构尺寸2020/1/1115VITA46.0—6U插板结构尺寸2020/1/11162.2VITA48（REDI）标准组成48.0REDI基本标准48.1风冷标准48.2导冷标准48.3液冷标准48.5风冷补充标准2020/1/1117VITA48主要内容电路板结构要求电路板外部保护壳结构要求结构和防静电的二级维护要求散热要求插板和背部的连接器位置要求应用环境要求（详见VITA47）2020/1/1118插板整体结构爆炸图2020/1/1119四级可靠性保障2020/1/11202.3VITA65标准（OpenVPX）供电分配系统控制参考时钟槽间距标准开发底板3U系统拓扑结构6U系统拓扑结构2020/1/11213U与6U结构主要支持交换型、全网型、主从型等拓扑结构并且支持多种槽位数量，如5槽、8槽、10槽、14槽，最大支持20槽3U8槽交换结构6U16槽交换结构2020/1/1122典型系统结构6U9槽全网型结构3U9槽主从结构2020/1/1123典型系统结构国内外产品及应用情况32020/1/1124主要国外厂商2020/1/1125序号产品类别数量主要厂商1整机平台20余种GEBoeingMercuryLockheedMartin4DSPKontron......2主机板120余种GEKontronPCI-SystemMercuryCurtissWrightControlConcurrentTechnologiesExtremeEngineeringSolution......国外主要产品2020/1/1126序号产品类别数量主要厂商3FPGA/DSP处理板90余种GEKontronBittWareAlphaDATACurtissWrightControlMercurySystemsInc......4GPU板50余种5存储板40余种GEKontronPCI-SystemBehlmanElectionicsConcurrentTechnologiesCriticalI/ODAWNVME......6电源板30余种7交换板30余种8I/O板70余种国外主要产品2020/1/1127序号产品类别数量主要厂商9载板60余种Kontron4DSPCurtissWrightControlPCI-SystemAlphaDATAExtremeEngineeringSolutionConcurrentTechnologiesCriticalI/O......10子板100余种11机箱30余种ELMDAWNVMEExtremeEngineeringSolution......国外主要产品2020/1/1128国内市场约有几十种自研产品，初具产业规模国内主要产品2020/1/1129302020/1/11公司现有产品312020/1/11322020/1/11OV9370系统架构后IO板VPX1VPX7VPX2VPX3VPX4VPX5VPX6电源板槽位主机板槽位PowerPowerPowerPowerPowerPowerPower+12V、+5V、+3.3V±12V_AUX、+3.3V_AUXExpanPlaneExpanPlaneExpanPlaneUtilityPlaneExpansionPlane（FP）ChMCIPMCIPMCIPMCIPMCIPMCManagementPlane（IPMB）DataSwitchDataPlaneDataPlaneDataPlaneDataPlaneDataPlaneDataPlane（FP）P2IO接口信号P2IO接口信号P2IO接口信号P2IO接口信号P2IO接口信号P2IO接口信号IPMC扩展功能槽位28Vdc存储接口存储接口存储接口BAAB存储接口SATAIII8个单端32对差分8个单端40对差分8个单端40对差分8个单端32对差分8个单端32对差分8个GPIO2路网口2路串口背板与后IO板间连接器（4个XMC+1个LPC）JTAGJTAGJTAGJTAGJTAGJTAG在国外市场，OpenVPX标准产品丰富、产业链完整，广泛应用于舰船、战车、导弹、飞机和卫星等领域。美军装备早期大量采用VME标准，正逐步升级过渡到OpenVPX标准。美国国防部通过制定政策鼓励使用COTS技术以降低成本，大大促进了OpenVPX产品市场的快速发展。国内市场正处于起步阶段，产品主要应用于新研的飞机、导弹、舰船等，大部分产品现处于预研论证阶段，一些雷达相关的型号进入了大规模应用阶段。我国空间站工程目前正计划采用OpenVPX标准产品，最早可能于2015年底进行在轨验证；其它部分航天型号在预研阶段采用了OpenVPX标准。产品应用情况2020/1/1133标准应用的几个常见问题42020/1/1134关于环境适应性导冷、风冷还是液冷？导冷结构环境适应性更好，可满足一般野外、战车、飞机、导弹、卫星的试验条件；导冷结构无运动部件，维护成本低；超大功耗的设备（300W以上）可以考虑使用风冷或液冷结构。如何实现导冷式高性能信号处理设备(HPEC)？先进的导冷材料高效能的处理架构2020/1/1135银箔铜板/铝板石墨烯石墨烯铝板/石墨烯镁铝板微型热管平面热管362020/1/11关于导冷材料CPU：Inteli7-980XE：108GFLOPS，130WPowerPC8641D：21GFLOPS，25WGPU：NVIDIAGTX280：720GFLOPS，290WDSP：TITMS320C6678：160GFLOPS，10WFPGA：XilinxXC7VX980T：987GFLOPS，20W372020/1/11关于高性能运算方案FPGA的主要优点：性能和功耗、体积、价格的最优化解决方案SystemOnChip&TimeToMarketFPGA的高层次综合工具：VivadoXtremeDSPSynfora/AutoESL382020/1/11关于高性能FPGA的应用关于国产化原材料连接器电子元器件工艺2020/1/1139关于标准应用系统设计：确定尺寸和槽位确定底板Profile选择插板产品确定电接口和连接器2020/1/1140OpenVPX标准是目前世界上唯一专门针对航空、航天、军工等高可靠领域的计算机标准；OpenVPX标准具有高性能、高可靠的特点，不同厂家的产品可实现兼容互操作；OpenVPX标准产品丰富、市场成熟，可以大幅度降低型号研制成本，缩短研制周期。总结2020/1/1141422020/1/11谢谢！