基于VPX的3U信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)

李 宏 史鴻聲

華東電子工程研究所，合肥 230088

引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)處理平臺(tái)的發(fā)展也日新月異，早先是各自為營(yíng)的自定義總線信號(hào)處理平臺(tái)，然后是符合VME總線、CompactPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)處理平臺(tái)，而現(xiàn)在則開始了新一代的高帶寬、高可靠性的VPX標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

VPX標(biāo)準(zhǔn)全部采用高速高密度接插件，串行可達(dá)10Gbps，大幅度提高了系統(tǒng)帶寬及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性，支持高速串行通信協(xié)議Serial Rapid I/O、PCI Express、Gbit Ethernet，infiniband等，定義了交換槽，支持集中式及分布式等交換方式。

3U VPX信號(hào)處理平臺(tái)采用多塊板卡并行處理，以完成實(shí)時(shí)處理任務(wù)，其組成包括：VPX機(jī)箱、接口板、信號(hào)處理板和計(jì)算機(jī)主板，其處理流程為：數(shù)據(jù)輸入接口板，然后接口板將處理后的數(shù)據(jù)傳送到多塊信號(hào)處理板，信號(hào)處理板再將處理后的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)主板，計(jì)算機(jī)主板處理后的數(shù)據(jù)再回傳接口板后輸出，其示意圖見圖1。

1 信號(hào)處理板的設(shè)計(jì)

圖1 3U VPX信號(hào)處理平臺(tái)示意圖

圖2 3U VPX信號(hào)處理板框圖

信號(hào)處理板采用TI公司的TMS320C6678為核心芯片，TI 的TMS320C6678 是基于其最新 DSP 系列器件 TMS320C66x 之上，采用 8 個(gè)1.25GHz DSP 內(nèi)核構(gòu)建而成，并集成了320 GMAC 與 160 GFLOP 定點(diǎn)及浮點(diǎn)性能，從而使用戶不僅能整合多個(gè) DSP 以縮小板級(jí)空間并降低成本，同時(shí)還能減少整體的功耗要求。

該信號(hào)處理板上的TMS320C6678外部掛接了4個(gè)DDR3 SDRAM，DDR3總?cè)萘靠蛇_(dá)4GB。單板Serial Rapid I/O速率為5Gbps，RS422信號(hào)傳輸最高速率達(dá)到16Mbps，信號(hào)處理板的框圖見圖2。

2 CPU板的設(shè)計(jì)

CPU板采用PowerPC 8640D雙核處理器，主頻工作在1066MHz；采用DDR2 內(nèi)存，容量為1GB，位寬64位，速率266MHz；Flash 容量256MB，位寬8 位，帶寫保護(hù)功能，F(xiàn)lash(128MB) 上運(yùn)行TFFS 文件系統(tǒng)；提供異步RS232 和異步RS422接口，波特率可達(dá)38.4Kbps；提供10M/100M/1000M 網(wǎng)口；支持Serial Rapid I/O和PCI Express串行傳輸協(xié)議，具體框圖見圖3。

3 信號(hào)處理平臺(tái)的設(shè)計(jì)

該信號(hào)處理平臺(tái)由1塊IO板、3塊DSP板和1塊CPU板組成，板卡的P0上均定義了2組I2C，該平臺(tái)中所有I2C進(jìn)行互聯(lián)。

圖3 3U CPU板框圖

板卡的P1上定義了1組2x Serial Rapid I/O，用于板卡間互聯(lián)；相鄰板卡之間還有1組RS422進(jìn)行互聯(lián)，接口板與信號(hào)處理板分別有1組雙向TTL電平互聯(lián)，每塊板卡均有 PCIe接口與CPU板互聯(lián)；P2上在相鄰板卡之間定義了4組RS422及2組雙向TTL接口，三塊信號(hào)處理板間有1組4x Serial Rapid I/O互聯(lián)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本3U信號(hào)處理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)并行高速處理，同時(shí)由于Serial Rapid I/O的應(yīng)用，使得板卡間大量的數(shù)據(jù)得以傳輸，本平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用于某項(xiàng)目的信號(hào)處理系統(tǒng)。

[1]Mercury Computer Systems，Inc.VITA 46.0 VPX Base Standard[S]，2007

[2]鄭東衛(wèi)，陳矛，羅丁利.VPX總線的技術(shù)規(guī)范及應(yīng)用[J].火控雷達(dá)技術(shù)，2009(12).

[3]史鴻聲.基于PowerPC的雷達(dá)通用處理機(jī)設(shè)計(jì)[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù)，2011，4(2)∶140-149