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重慶海能達防爆對講機:CPCI總線在數(shù)字化短波電臺中的應用

隨著現(xiàn)代軍事通信技術的進步，數(shù)字化短波電臺逐步往嵌入式、模塊化的方向發(fā)展。CPCI總線作為一種新興的總線技術，在短波電臺的模塊化設計上具有重要的應用價值，可以較大程度地提高數(shù)字化短波電臺的可靠性和保障性。

CPCI總線架構

CPCI規(guī)范是由PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturer’s Group，PCI工業(yè)計算機制造商聯(lián)盟)制定的一種新的開放工業(yè)計算機標準，用于工業(yè)和嵌入式應用。它定義了更加堅固耐用的PCI版本，在電氣、邏輯和軟件功能等方面，與PCI標準兼容。

CPCI全稱Compact PCI，簡單的說就是PCI specification(PCI電氣規(guī)范)加上rugged Eurocard packaging(歐式卡)結構。CPCI模塊以插卡的方式安裝在機箱內(nèi)的支架上，并采用垂直方向通風散熱，具有好的的散熱性和抗震動性。這樣，在CPCI系統(tǒng)中就可采用在臺式機中廣泛使用的高性能PCI技術，降低了新技術的使用成本，系統(tǒng)的整體性能得以提升。而且，基于PCI技術的豐富軟件工具，也使得用戶在使用中更加便捷。同時，歐式卡結構使得系統(tǒng)的可靠性進一步提高。另外采用IEEE 1101.11后端輸出方式，使得對系統(tǒng)的維護更加方便快捷，大大縮短了系統(tǒng)的平均維護時間。

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CPCI系統(tǒng)背板和CPCI板卡采用的是標準2mm高密度氣密性針孔連接器，板卡的尺寸分3U(100mm×160mm)和6U(160mm×233mm)兩種，3U的系統(tǒng)只提供32位/64位的PCI系統(tǒng)總線，6U的系統(tǒng)除了提供32位/64位的PCI系統(tǒng)總線外，還有多達315線的用戶定義輸入/輸出線，非常適用于數(shù)字化短波電臺的模塊化設計應用。CPCI總線具有較高的性能，其主要特點是：

(1)具有地址數(shù)據(jù)多路復用的高性能32位或64位的同步總線。總線引腳數(shù)目和部件數(shù)量少(對于總線目標設備只有47根信號線，對于主設備只有49根信號線)，降低了成本及布線復雜度。

(2)CPCI局部總線在33MHz總線時鐘、32位數(shù)據(jù)通路時，可達到峰值132Mb/s的帶寬；在33MHz總線時鐘，64位數(shù)據(jù)通路時可達到峰值264Mb/s的帶寬；在66MHz主頻時，對于32位數(shù)據(jù)通路和64位數(shù)據(jù)通路帶寬的峰值，可分別達到264Mb/s或528Mb/s的帶寬；CPCI總線還有線性突發(fā)傳輸功能，保證了滿載的高速傳輸。

(3)隱蔽的總線仲裁，減小了仲裁開銷。

(4)極小的存取延時i，采用總線多主控和異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作。

(5)CPCI提供的數(shù)據(jù)和地址奇偶校驗功能，保證數(shù)據(jù)完整性和準確性。

(6)CPCI總線與CPU和時鐘頻率無關，它能支持多個外設，設備間通過局部總線可以完成數(shù)據(jù)快速傳遞，從而很好地解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。

(7)對CPCI擴展卡及元件，能夠自動配置，實現(xiàn)設備的即插即用。

從結構上看，CPCI總線的特點表明它是一種理想的系統(tǒng)交換平臺的載體，能提供高傳輸帶寬，同時能夠保證數(shù)據(jù)完整性和準確性；能夠支持多外設，很好地適應了系統(tǒng)可擴展性的要求；采用的是PCI總線操作規(guī)程，很好地適應了一般的PCI擴展元件，降低了開發(fā)難度；引腳及外圍電路設計集連接緊密牢固、抗干擾、易更換、熱插拔等優(yōu)點于一身。背板是CPCI總線架構的基礎，它為CPCI總線交換提供物理連接、電路保證。CPCI背板有8個插槽，其中一個為系統(tǒng)板插槽(system slot)，其他7個為外設板插槽(peripheral slot)，像這樣一個系統(tǒng)插槽外帶7個外設插槽的單元稱為一個CPCI段(CPCI segment)。系統(tǒng)插槽提供總線仲裁、時鐘分配和整個CPCI段的重新啟動等功能，系統(tǒng)插槽要通過管理每塊外設插槽上板卡的IDSEL信號來完成整個系統(tǒng)的初始化；外設插槽上可以安放簡單的接口板、智能從屬裝置(intelligence slave)或PCI總線控制裝置(PCI master)。

CPCI總線接口設計

為了提高數(shù)字化短波電臺的數(shù)據(jù)處理能力，可以為其配置ETX嵌入式計算機模塊。雖然ETX嵌入式計算機模塊定義了符合PCI規(guī)范的CPCI總線，但由于如上所述的電氣負載的原因，對于PCI/CPCI總線而言，如果總線上連接過多的電氣負載或設備，總線將不能正常工作。在不擴充總線的情況下，標準PCI總線的驅(qū)動能力是驅(qū)動4個PCI插槽，而CPCI控制器模塊要求驅(qū)動7個儀器模塊。因此，即使采用PCI插卡到CPCI插座的物理結構轉(zhuǎn)換后，嵌入式計算機模塊的PCI總線主橋路仍然不能直接驅(qū)動CPCI總線。所以在設計數(shù)字化短波電臺的CPCI總線時，需要在ETX嵌入式計算機的CPCI總線和CPCI機箱底板的CPCI總線之間引入了PCI-PCI橋接