CPCI總線技術在加固計算機的開發平臺中的應用

　　O 引言

　　目前，CPCI技術已廣泛且成功地應用到了許多行業，相關的產品大量涌現，到目前為止，無論是生產廠家的數量、產品的種類和數量，還是系統應用的數量都得到了大幅度增長，越來越多的項目轉向CPCI解決方案。

???????? 基于以上考慮，我們選用 CPCI總線技術及相關產品作為加固計算機的開發平臺。

　　1 關于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，是國際工業計算機制造者聯合會(PCI Industrial Computer Manufecmrers Group，簡稱PICMG)于1994提出來的一種總線接口標準。是以PCI電氣規范為標準的高性能工業用總線。CPCI的CPU及外設同標準PCI是相同的，并且CPCI系統使用與傳統PCI系統相同的芯片、防火墻和相關軟件。從根本上說，它們是一致的，因此操作系統、驅動和應用程序都感覺不到兩者的區別，將一個標準PCI插卡轉化成CPCI插卡幾乎不需重新設計，只要物理上重新分配一下即可。

　　換言之，CPCI總線=PCI總線的電氣規范+標準針孔連接器(IEC-1076-4-101)+歐洲卡規范(IEC297/IEEE 1011.1)。

　　1.2 CPCI的特點

　　1.2.1 開放的總線技術

　　CPCI技術架構在一個更加開放、標準的平臺上，有利于各類系統集成商、設備供應商提供更加便捷快速的增值服務，為用戶提供更高性價比的產品和解決方案。

　　1.2.2 可靠的歐洲卡結構

　　CPCI拋棄PCI的傳統機械結構，改用經過20年實踐檢驗了的高可靠歐洲卡結構，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，為現代系列設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

　　CPCI技術中最突出、最具吸引力的特點是熱插拔(Hot Swap)。簡言之，就是在運行系統沒有斷電的條件下，拔出或插入功能模板，而不破壞系統的正常工作的一種技術。它的實現是：在結構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 關于CPCI市場

　　CPCI產品在國內發展很快，有自主產品的廠家已經發展到數十家，其中凌華科技為工業自動化產業提供了從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，都可以研制和生產具有核心技術的系統平臺產品。

　　2 CPCI在加固計算機中的應用實例

　　下面是我們為某產品研制的以CPCI板卡為主構成的加固計算機。

　　2.1 系統框圈

　　用CPCI板卡設計的計算機系統框圖見圖1。

　　2.2 主板CPCI-3915特性

　　2.2.1 處理器系統

　　最高速度：2.0 GHs;

　　二級緩沖：1MB/2MB;

　　2.2.2 內存

　　規格：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。

　　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 關于框圖的說明

　　2.5.1 板卡的安裝

　　由框圖可見，該系統主要由主板CPCI-3915(由凌華公司生產)、串口擴展板MIC-3612(由研華公司生產)、背板CBP-3206(由凌華公司生產)及其它外部設備構成。

　　三個CPCI板卡被安裝在一個經精心設計的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占據其中的兩個插槽，其它的四個插槽則預留給用戶開發。

　　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。卡與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技術的長處，以往的板卡安裝沒有可靠而安全的技術支持，插在其中的板卡只能固定于一點(如PCI技術中的金手指連接)。卡的頂端和底部也沒有導軌支持，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 操作系統的安裝和系統的快速恢復

　　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發生崩潰時，要用最有效的方法在最短的時間內恢復。

　　出于上述考慮，在兩個盤中都分別安裝了Windows 2000操作系統，當其中的一個發生故障時，可以快速地切換到另一個。

　　另外，做了對操作系統的備份，當系統崩潰時，可通過簡單的操作，迅速地將系統恢復，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，箱體內的除霧電路可對其加熱除霧。

　　2.5.4 技術指標

　　框圖所示加固計算機的技術指標見表1。