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VPX技术简介1VPX技术新型VPX(VITA46)原则是自从VME引入后25年来，对于VME总线架构最重大也是最重要改进。它将增长背板带宽，集成更多I/O，扩展了格式布局。当前，VME64x已经不能满足国防和航空领域越来越高性能规定和更为恶劣环境下应用。许多应用，例如雷达，声纳，视频图像解决，智能信号解决等，由于受到VME64x传播带宽限制，系统性能无法进一步提高。急需要一种新体制总线，代替既有VME64x总线，以提高系统传播带宽。2B1.VPX原则概述VITA46基本原则由VITA46.0（基本合同）和VITA46.1（VME连接）描述，也称为VPX，并成功地于一月引入。这是一种里程碑，由于咱们可以确信VITA46原则已经设计和实现出来了。下一步是完毕最后文档，并且提交ANSI（美国国标化组织）得到正式ANSI批准。9B1.1VPX高速串行总线VPX总线是VME技术自然进化，它采用高速串行总线代替并行总线是其最重要变化。VPX采用RapidIO和AdvancedSwitchingInterconnect等当代工业原则串行互换构造，来支持更高背板带宽。这些高速串行互换可以提供每个差分对儿250MBytes/sec数据传播率。如果4个信道最高1GBytes/sec理论速率。VPX核心互换提供32个查分对儿，构成4个4信道端口，每个信道都是双向（一发送差分对儿，一接受差分儿）。VPX模块理论共计带宽为8GB/sec。当今基于VME总线雷达系统阵列中每个系统解决器，都必要等待轮到该解决器获得总先后才干发送数据。这样不但仅使解决器终结了对当前数据块解决，同步还终结了解决器对输入数据解决。互换构造使所有数据流畅通无阻，来解决这一问题，这样减小了解决延迟和输入数据流中断。StarFabric是一种串行转换构造，她运用既有VME-64背板链接嵌入式多解决器。可是，VME64X接口物理特性限制限制了它将来发展。在VITA46开发此前，雷达系统开始面临主卡性能制约。VME主卡其中两个最严重限制是每个插槽上通过信号针数据量限制，以及严重功率挥霍。VITA46通过采用高速连接器和支持先进互换构造，着重解决了这两个问题。由于采集数据频率越高，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新技术。10B1.2VPX接插件VPX采用了由Tyco公司开发出了模块化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，串扰不大于3%。Tyco公司生产独特新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选取RT2连接器目是为理解决如下问题：---连接器必要可以发送信号至少5Gbits/sec---连接器必要提供充分I/O，适应当代主卡上日益增长功能。---连接器尺寸必要可以满足VME原则长度，以便可以安装PMC模块，可以保证0.8英寸板间距。---连接器系统必要足够牢固，这样在军事/航空系统恶劣环境中才干应用。VITA46模块插入和拔出力量与VME64X模块相近。这是由于虽然VITA46拥有更多接触点，但是Tyco公司MultiGigRT2连接器使得每个接触点压力减少而又能保证充分接触。以上结论都是建立在连接器机械构造评估和测试基本上得来。VITA46工作组对最后交付使用VPX连接器，为VPX模块原则做了大量测试认证。这些测试再现了某些最苛刻环境测试，执行了板级原则。重要环境参数测试涉及如下：-振动及颤抖-温度-适度-沙尘-耐久-静电保护11B1.3VPXI/O能力VPX拥有着更多I/O能力，其数量几乎是64X类型卡两倍。所有I/O针均有千兆传播能力，最高到6.25Gig/Sec。并且有辅助VITA48原则选取，使得每个插槽可以插更高功率板子。与老式VME技术比VPX针脚数要多，普通6UVPX模块可以提供：总共707个非电源电触电总共464个信号：64个信号，用于核心互换32个高速差分对104个信号，用于实现VME64268个通用顾客I/O，其中涉及128个高速差分对儿。28个信号，用于作系统信号（重启，JTAG，寻址等），别的未使用。VPX提供最高32个网络互换针，这些针作用：---得到更多吞吐量---提高性能--实现网状拓扑构造---减少插槽数---无需互换插槽---节约空间和减少重量12B1.4VPX电源改进VPX改进了电源供电。5V最高可达115W，12V最高可达384W，48V最高可达768W。如此大功率电源，容许板子集成更多功能。可选更高电压输入，可以减少背板电流，减少重量和减少电子兼容问题产生。3B2.VPX高速串行总线新串行互换构造技术使得军用和航空嵌入式计算机系统得到更高性能，同步减少系统成本和重量。如今有各种高性能互换构造技术可供选取。这其中三个——GigabitEthernet(GbE)，SerialRapidIO(SRIO)，andPCIExpress(PCIe)特别突出，长处最多。GbE是基于IP数据通信原则，无论是平台间网络还是在同一种背板中子系统。SRIO是DSP应用中高密度多解决簇互联最佳方式。第三种，PCIe事实上已经是，核心解决器到外围设备高带宽数据流传播应用原则。图1展示了嵌入式系统网络构造概念。由于不也许有一种网络互换技术可以满足国防和航空嵌入式应用领域中所有需求，因此业界各大特种计算机公司提出了分层（hierarchy）解决方案——使用GbE作为平台间网络互联，并且使用SRIO和PCIe作为底板总线互换网络互联。使用这种方式，国防和航空系统集成商可以在她们系统中应用互换构造技术。GbE，SRIO以及PCIe各有优势，如果将这些互换构造结合在一起应用于嵌入式军用系统中，将形成功一种新能强大构造。通过应用，重要芯片，板子大量真实评估，以及主板整体设计，一种被称为VPX新高性能底板问世。无论客户应用采用分布、集中，还是混合网络拓扑构造，这种存在各种网络互换计算平台，容许顾客选取最适当网络来满足系统需求设计。GbE可以应用于松散耦合系统链接，SRIO，PCIe,或两个结合使用适合于解决器，外围设备以及板卡之间紧密耦合通信簇。顾客可以使用1/10GbE互换网络建立Intra-PlatformNetwork(IPN)来有效传播IPv4/v6信息包，顾客可以使用原则电缆连接不同系统，或者通过原则底板进行板子与解决器间传播（参看图1）。SRIO更合用于组建网状拓扑构造数字信号解决器应用，PCIe更合用于核心解决器到外围设备高带宽数据传播。13B2.1高性能网络1/10Gbe互换以太网是当前最普遍网络技术。几乎所有网络通信起始和重点均有以太网连接。这种商业领域广泛应用正在影响军用市场，找到某种方式将网络中心引入加固国防应用市场。NetworkCentricWarfare(NCW)学说实现推动了高带宽、高可靠IP网络战场通信发展。随着国防部对运用既有资源无缝连接到全球网络迫切需求，1-GbE网络互换已经成为链接机箱和链接板子，组建今天高带宽IP平台网络首选。将来技术转向1/10Gbe网络是很自然事情，它是一种高速网络解决方案，足可以满足日益增长苛刻应用需求。为了满足有效地在平台资源间传播音频，视频，控制及管理数据需求，支持IPv4/v61/10Gbe提供了统一办法来进行原则数据传播。通过简朴在本来系统上增长互换机或PMC互换卡，在VME64x机箱里组建星型或双-星型网络来升级原有系统。采用VPX背板新系统不但可以容许1GBE接口，还可以容许10GBE接口通过背板路由，这样很容易增长网络带宽。对于高性能网络，VPX系统采用类似于VME64X系统集中互换构造，（例如一种VPX互换/路由卡或者一种X/PMC互换卡）通过GbE连接机箱中板子，机箱可以采用铜或者光介质链接，组建分布式或集中式网络拓扑构造（参看图2）。虽然有诸多现行GbE原则，其中最流行几种原则和特性涉及：1000BaseT，普通用于铜介质背板进行板间或解决器间通信。1000BaseSX(1Gb/s)普通用于光介质传播。XAUI普通用于堆栈或者作为数据干路10GbE互换卡。每个GbE接口是10Mb/s，100Mb/s,和1Gb/s自适应，或者通过链接代理得到各种速率，提供高性能连接。以太网将来原则将会发展到背板上支持802.3ap(一种信道1000Base,四个信道10GBaseKX4以及一种信道10GBaseKR)。新一代1/10GbE互换芯片将不久投入市场，每个口运营速度可以在1,2.5,5,和10Gb/s。优化1和10GbENIC芯片即将投入市场，它可以通过远程直接内存访问(RDMA)和TCP卸载引擎（TOE)消除网络瓶颈(举例来说：一种10GbERDMA/TOENIC芯片可以达到800-MBytes/s，并且占用最小解决器周期进行大数据传播)由于采用RDMA和TOE技术减轻了1/10GbE终端节点瓶颈和TCP/IP合同握手所耗费解决器额外负载，使得GbE还可以应用到低延迟，高吞吐量和拟定操作嵌入式高性能聚合应用中。在商业领域中，1GbE和10GbE能否迅速应用到大多数重要军用平台决定因素，是减少成本提高性能。14B2.2串行RapidIO发展壮大SRIO，高速串行互换构造技术，正在多解决器信号解决应用例如雷达，声纳，自动目的记别以及信号智能等高性能数据传播扮演越来越重要角色。SRIO综合了许多重要特性，使它比PCIExpress和以太网更适合组建大量解决器间通信大型多解决器系统。采用老式StarFabric或者Race++连接技术构造系统设计师们发现，她们下一代产品如果使用基于SRIO产品开发会很容易成功。SRIO特性涉及：每组涉及一种发差分儿送及一种接受差分儿（称为一种信道）1.25,2.5,或者3.125Gb/s信号速率，每个信道单方向最高可以到312.5Mbytes/s每个SRIO口可以有一种或者四个信道，每个口单方向最高理论数据速度为1.25Gbytes/s8B/10B编码以，端对端封包CRC校验四级优先权采用消息和门铃方式进行有效解决器间通信。用于高可靠应用冗余路由。SRIO在建立多解决器系统时，与同类产品相比较有诸多不同。SRIO为点对点通信设计，支持寻址模型，支持消息传播等方式保证高效、迅速数据传播。串行RapidIO系统可以构造任意拓扑构造，这对构建变化多端数据流DSP系统是非常重要。近来军事及航空信号解决市场最重要变化是VPX模块格式引入。VPX格式合同（包括VITA46及附件VPXREDI/VITA48）运用当代高速串行接口性能，建立了一种新COST原则。VSO组织原则定义了VME-以及cPCI-兼容3U-和6U-尺寸模型，使用当今高速串行网络例如说SRIO信号速度当代背板连接器。VPX原则基于核心网络连接器概念，充当板间通信媒介，也就是咱们常说互换串行背板。在VPX中，核心网络包括4个四信道SRIO口。在SRIO3.125Gb/s信号速率时，VPX板可以访问5Gbytes/s发送和5Gbytes/s接受，总共10Gbytes/s通信带宽。当前，几种领先嵌入式厂商涉及Curtiss-Wright已经发布基于SRIO连接VPX产品。原则6U格式，参看图3（研祥VPX-1811）15B2.3PCIExpress：高性能接口PCIe接口普遍应用于商用桌面电脑，笔记本及服务器中。在大量PC应用中，PCIe普及有助于减少PCIe互换芯片和PCIe外围设备成本。特别近来，PCIe开始移植到先进单板计算机和数字信号解决器模块中，布置于军用及航空应用设计中。由于在PC市场普及，使得低成本成为优势，技术上说，PCIe的确是一种先进连接技术。它重要特性涉及：点对点通信：每个链接（点对点连接）可由1，2，4，8，16，或者32信道构成。每个lane由一种传播和一种接受对儿构成，发信为2.5Gband，理论上数据速率为每信道每方向250Mbytes/s，或8信道总合数据速率为4Gbytes/s。每个数据位采用8B/10B编码和每个信息包端对端CRC提供充分错误校验。它信息包