作為使用 FPGA 和高速 I/O 的嵌入式計算設計的重要發展，名為 FMC+ 的最新夾層卡標準將把卡中的千兆位收發器（GT）的總數量從 10 個擴展到 32 個，最大數據速率從 10Gbps 提升到 28Gbps，同時保持與當前 FMC 標準實現向后兼容。

這些功能與使用 JESD204B 串行接口標準的新器件以及 10G 和 40G 光學器件及高速串行存儲器也非常吻合。FMC+ 可滿足最具挑戰性的 I/O 要求，為開發人員提供了雙重優勢：夾層卡的靈活性，以及單芯片設計的高 I/O 密度。

FMC+ 規范是在去年制定和細化的。VITA 57.4 工作組已經批準該規范并將在 2016 年初提交 ANSI 投票。下面詳細介紹一下這一重要的新標準，了解其對高級嵌入式設計的影響。

夾層卡是一種為嵌入式系統添加特定功能的有效且廣泛使用的方法。因為夾層卡是連接在基礎卡或載卡上，而不是直接插在背板上，夾層卡可以輕松更換。對系統設計人員來說，這意味著既能夠靈活配置，又可以輕松升級。但由于連接問題或安裝到開發板上需占用額外的空間，這種靈活性往往會以犧牲功能為代價。

對于 FPGA，主要的開放標準是 ANSI/VITA 57.1，也稱之為 FPGA 夾層卡 (FMC) 規范。最新標準 FMC+（更正式的說法，即 VITA 57.4）通過大幅增強千兆位串行接口的功能，擴展了現有 FMC 標準的功能。

與單芯片解決方案相比，FMC+ 能解決基于夾層卡的 I/O 的許多不足，同時提供更高的靈活性和性能。同時 FMC+ 標準具有后向兼容，符合 FMC 的發展歷史并滿足其用戶群體需求。

該 FMC 標準定義的是一種小型夾層卡，其高度和寬度類似于久成熟的 XMC 或 PMC，但長度只有其一半。這意味著 FMC 與開放標準格式相比，組件板級空間更小。但 FMC 不需要往往占用大量板級空間的總線接口，例如 PCI-X。作為替代，FMC 使用供電要求較為簡單的直連 I/O 與主控 FPGA 通信。這意味著雖然尺寸更小，但 FMC 實際上有比它們的 XMC 同等產品更大的 I/O 容量和 PMC 和 XMC 規范一樣，FMC 和 FMC+ 也同時提供空氣冷卻和傳導冷卻兩種選擇，因此商業和軍用市場各自需求的普通和耐用型應用都能適用。

FMC 規范解析起來相當簡單。該標準為高引腳數(HPC)設計可提供多達 160 個單端或 80 個差分并聯 I/O 信號，為低引腳數 (LPC) 設計提供一半數量的 I/O 信號?？梢栽O置多達 10 個全雙工 GT 連接。這些 GT 適用于光纖或其他串行接口。此外，FMC 規范還定義了關鍵的時鐘信號。所有這些 I/O 都是可選的，雖然大部分主機現在支持完全連接。

FMC 規范還定義了多種電源輸入，雖然夾層卡定義的是由主機供電。這種方法的工作方式是先給夾層卡部分供電，這樣主機就能夠詢問 FMC，然后 FMC 通過為 VADJ 定義電壓范圍來做出響應。如果主機能夠提供該電壓范圍，則一切順利進行。不在夾層卡上設主電源調整既能節省空間，又能降低夾層卡的功耗。

設計人員可將 FMC 用作任何用戶想連接到 FPGA 的功能，例如數字 I/O、光纖、控制接口、存儲器或附加處理。但模擬 I/O 仍然是 FMC 技術最常見的用途。FMC 規范適用于相當大范圍的快速高精度 I/O，但也需要權衡使用，尤其是對使用并行接口的高速部件來說。

例如德州儀器的 ADC12D2000RF 雙通道 2 Gsps 12 位 ADC 使用 1:4 復用總線接口，因此該總線速度對主控 FPGA 來說不算過快。數字數據接口單獨需要 96 個信號（48 個 LVDS 對）。對這種級別的器件，FMC 只能支持一個此類器件，即便有足夠的空間容納更多器件，但 FMC 的上限是 160 個信號。較低精度器件就算是工作在較高速度下，例如那些工作在 8 位數據通道上的器件，即便換衡器、放大器、時鐘等提出更高的前端模擬耦合要求，也可以允許更多通道數量。

對使用并行接口，運行速度在 5 Gsps 或 6 Gsps（吞吐量大于 50Gbps），精度大于 8 位的模擬接口，FMC 規范開始無法應對。站在市場的角度，從通道密度、速度和精度來看,主流 FMC 的吞吐量在 25-50 Gbps 之間。這樣的性能水平是物理封裝尺寸與到主控 FPGA 的可用連接權衡的結果。

除了并行連接，FMC 規范還支持多達 10 個雙工高速串行（GT）鏈路。

這些接口對光纖 I/O、以太網、混合存儲立方體 (HMC) 和 Bandwidth Engine 等新興技術以及使用 JESD204B 接口的新一代模擬 I/O 器件有用。

JESD204B 到來