更新时间:2024-05-19 12:00
Compact PCI(Compact Peripheral Component Interconnect)简称CPCI,中文又称紧凑型PCI,是国际工业计算机制造者联合会(PCI Industrial Computer Manufacturer's Group,简称PICMG)于1994提出来的一种总线接口标准。
CPCI总线,是(PCIIndustrial Computer Manufacturer's Group,国际工业计算机制造者联合会)组织于1994年提出的高性能工业计算机总线标准。Compact PCI是标准PCI总线的工业版本,采用了抗震的Eurocard封装。插孔连接器被设计成从正面装进机架安装系统。由PICMG指导的计算机电话行业已经将CompactPCI系统体系结构扩展到支持模拟和数字电话连接器。
在电气特性上,CPCI总线以PCI电气规范为基础,解决了VME等总线技术与PCI总线不兼容的问题,使得基于PC的x86架构、硬盘存储等技术能在工业领域使用。同时由于在接口等地方做了重大改进,使得采用CPCI技术的服务器、工控电脑等拥有了高可靠性、高密度的优点。
在机械结构上,CPCI总线结构使用了欧卡连接器和标准3U、6U板卡尺寸。此外,CPCI总线具有很好的抗震性和通风性,而且还可以从前面板拔插板卡,使更换和维修板卡极为方便。
CPCI技术是在PCI技术基础之上经过改造而成,具体有三个方面:
一、继续采用PCI局部总线技术;
二、抛弃IPC传统机械结构,改用经过20年实践检验了的高可靠欧洲卡结构,改善了散热条件、提高了抗振动冲击能力、符合电磁兼容性要求;
三、抛弃PCI的金手指式互连方式,改用2mm密度的针孔连接器,具有气密性、防腐性,进一步提高了可靠性,并增加了负载能力。
CPCI所具有可热插拔(Hot Swap)、高开放性、高可靠性。CPCI技术中最突出、最具吸引力的特点是热插拔(Hot Swap)。简言之,就是在运行系统没有断电的条件下,拔出或插入功能模板,而不破坏系统正常工作的一种技术。热插拔一直是电信应用的要求,也为每一个工业自动化系统所渴求。它的实现是:在结构上采用三种不同长度的引脚插针,使得模板插入或拔出时,电源和接地、PCI总线信号、热插拔启动信号按序进行;采用总线隔离装置和电源的软启动;在软件上,操作系统要具有即插即用功能。CPCI总线热插拔技术正在从基本热切换技术向高可用性方向发展。
CPCI标准具有种种优点。它与传统的桌面PCI系统完全兼容,在64位/66M总线接口下能提供每秒高达512MB的带宽。它支持用在桌面PC和工作站上的完全一样的接口芯片。使用CPCI能利用在桌面工作站上开发的整个应用,无需任何改变就能将其移到目标环境,极大地缩短了产品推向市场的时间。利用CPCI技术使得电信设备OEM能利用与桌面应用系统同样的先进技术,同时还具有针对桌面系统设计的大量PCI芯片所带来的规模经济和低成本特性。其产品成本上往往低于同等功能的VME产品,仅略高于通常的工控机IPC(IPC,Industrial Personal Computer)产品。
CPCI规范自制定以来,已历经多个版本。最新的PICMG 3.0所规范的CPCI技术架构在一个更加开放、标准的平台上,有利于各类系统集成商、设备供应商提供更加便捷快速的增值服务,为用户提供更高性价比的产品和解决方案。PICMG 3.0标准是一个全新的技术,与PICMG 2.x完全不同,特别在速度上与PICMG 2.x相比,PICMG 3.0速度每秒可达2Tb。PICMG 3.0主要将应用在高带宽电信传输上,以适应未来电信的发展,PICMG 2.x则仍是CPCI的主流,并将在很长时间内主宰CPCI的应用。
从传统工业PC系统上更换一块板卡常常是相当耗时的;用户需松开并移去机箱盖。由于板卡与外围设备之间可能会有一些内部连接电缆。而换卡时必须将这些连线断开,因此这一过程是很容易出错的。所以在耐用方面,传统工业PC系统无法做到象Compact PCI系统这样简洁而高效。
另一方面,CompactPCI设计可以从前面板拔插板卡。更换Compact PCI板卡非常简单,无需拆下机箱盖。此外,由于I/O接线都是通过后面板,前面的Compact PCI板卡上没有任何连线,因此更换板卡非常快捷简便。维修时间将会从小时级(传统工业PC)缩减为分钟级,从而缩短了MTTR(平均维修时间)。
传统工业PC不能对系统中的外围设备板卡提供可靠而安全的支持,插与其中的板卡只能固定于一点。卡的顶端和底部也没有导轨支持,因此卡与槽的连接处也容易在震动中接触不良。Compact PCI卡牢牢地固定在机箱上,顶端和底部均有导轨支持。前面板紧固装置将前面板与周围的机架安全地固定在一起。卡与槽的连接部分通过针孔连接器紧密地连接。由于卡的四面均将其牢牢地固定在其位置上,因此即使在剧烈的冲击和震动场合,也能保证持久连接而不会接触不良。
传统的工业PC机箱内空气流动不畅,不能有效散热。空气流动因为无源底版、板卡支架和磁盘驱动器所阻塞。冷空气不能在所有板卡间循环流动,热空气也不能立即排出机箱外。电子设备和电路板会因这些冷却问题而损坏,使之变形,断线以及寿命短等。Compact PCI系统为系统中所有发热板卡提供了顺畅的散热路径。冷空气可以随意在板卡间流动,并将热量带走。集成在板卡底部的风扇系统也加速了散热进程。由于良好的机械设计带来通畅的散热途径,Compact PCI系统极少出现散热方面的问题。
CPCI所具有高开放性、高可靠性、可热插拔(Hot Swap),使该技术除了可以广泛应用在通讯、网络、计算机电话整和(Computer Telephony),也适合实时系统控制(Real Time Machine Control)、产业自动化、实时数据采集(Real-Time Data Acquisition)、军事系统等需要高速运算、智能交通、航空航天、医疗器械、水利等模块化及高可靠度、可长期使用的应用领域。由于CPCI拥有较高的带宽,它也适用于一些高速数据通信的应用,包括服务器、路由器、交换机等。
CPCI在雷达领域中的应用:
无源雷达探测的稳定性易受到辐射源信号强弱、天气、区域电磁环境和目标所在位置等因素的影响,为了提高目标的定位精度,达到稳定跟踪,需要大量的信息数据,为了满足大量的信息数据处理和高速传输的要求,从软/硬实现方面综合考虑,选用CPCI总线技术及相关产品作为系统开发平台,设计出了一种集成度高、体积小、多功能的基于CPCI总线的终端系统。