淺析如何規(guī)范化設(shè)計(jì)CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)

摘 要：本文結(jié)合當(dāng)前主流的CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)技術(shù)，在簡(jiǎn)介加固計(jì)算機(jī)規(guī)范化設(shè)計(jì)意義的前提下，為如何規(guī)范化設(shè)計(jì)CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：規(guī)范化設(shè)計(jì)；加固計(jì)算機(jī)；CPCI總線(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302

當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，在COTS技術(shù)應(yīng)用的大背景下，加固計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的進(jìn)行過(guò)程需要遵循商業(yè)類(lèi)或工業(yè)類(lèi)的相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以節(jié)省軟件的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，進(jìn)而成熟的商業(yè)軟件，也進(jìn)一步縮短了研制周期和時(shí)間，但是它受環(huán)境影響的特點(diǎn)，使得它不能對(duì)工業(yè)計(jì)算機(jī)或商業(yè)計(jì)算機(jī)的硬件形式進(jìn)行照搬照抄，而是要根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際需要，綜合分析考慮其加固電路、三防設(shè)計(jì)以及隔振緩沖等方面的因素。

1 CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)規(guī)范化設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)箱結(jié)構(gòu)的規(guī)范化設(shè)計(jì)

在當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，CPCI加固計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)的時(shí)候要符合GB/T 19520.3—2004和482.6mm系列的電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸，面板寬度為482.6mm，適應(yīng)19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜上架結(jié)構(gòu)，其面板的高度則為U的整數(shù)倍，而U=44.45mm。

1.2 插件箱結(jié)構(gòu)的規(guī)范化設(shè)計(jì)

插件箱是插件的安裝承載結(jié)構(gòu)，是CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)的重要組成部分，一般分為3UHE 6U兩種規(guī)格，構(gòu)成部分主要有插件印制板、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌板以及側(cè)板等[1]。

在規(guī)范化設(shè)計(jì)CPCI總線(xiàn)架構(gòu)計(jì)算機(jī)的過(guò)程中，為了使背板和插件板可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，首先要保證插箱和插件板的裝配精度，其次要采取統(tǒng)一的裝配基準(zhǔn)當(dāng)前主要有GB/T 19520.3—2004和GB/T 19520.11—2004等標(biāo)準(zhǔn)，要保證其零部件和裝配基準(zhǔn)等與相關(guān)規(guī)定相一致。除此之外，在設(shè)計(jì)插件箱的各個(gè)單元的時(shí)候，插件導(dǎo)軌應(yīng)符合ISC 60297—3：1984，側(cè)板高度變化的設(shè)置受插卡間距要受卡間距20.32mm標(biāo)準(zhǔn)的限制，插拔器助力結(jié)構(gòu)要符合IEC 60297—5—101的相關(guān)規(guī)定等等，并結(jié)合CPCI加固計(jì)算機(jī)的相關(guān)環(huán)境要求設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。

1.3 CPCI插件板結(jié)構(gòu)的規(guī)范化設(shè)計(jì)

在CPCI的總線(xiàn)加固計(jì)算計(jì)的發(fā)展中，其封裝結(jié)構(gòu)是基于IEE1101.10定義的歐式板卡外形等，有兩種尺寸可供選擇，分別是3U和6U兩種不同高度的面板，相應(yīng)的，插件板分為3U—4HP（4×5.08）和6U—8HP（8×5.08）等規(guī)格，各種規(guī)格在面板的寬高度尺寸方面體現(xiàn)出了不同，但是其組成部分基本沒(méi)有什么差別。插件板的組成部分主要有印制板、彈簧片、提手、面板等，其中，對(duì)于提手及面板、彈簧片等附屬件的選擇，可選用市售的成熟產(chǎn)品。3UCPCI板卡插件主要有100mm×160mm厚度為1.6mm規(guī)格的印制板。

（1）印制板的4—?3通孔四周安裝元器件和布線(xiàn)的時(shí)候，不能占據(jù)孔中心直徑為？10的圓型區(qū)域；（2）印制板在預(yù)設(shè)?3通孔的基礎(chǔ)上了插件面板運(yùn)用M2.5螺絲實(shí)現(xiàn)裝聯(lián)；（3）在板卡兩側(cè)的陰影區(qū)域不能安裝元器件，更不能布線(xiàn)，此區(qū)域主要是用于結(jié)構(gòu)的裝配接觸區(qū)，用于板卡的裝配。

1.4 CPCI系統(tǒng)板設(shè)計(jì)

以x86系統(tǒng)為例，在規(guī)范化設(shè)計(jì)CIPI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，中央處理器、接口電路以及內(nèi)存控制器和圖形、外圍接口控制器一起組成了系統(tǒng)板，對(duì)于此部分的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循CPCI規(guī)范的相關(guān)要求。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了減少CPCI總線(xiàn)的信號(hào)線(xiàn)分支對(duì)總線(xiàn)造成的影響，應(yīng)對(duì)總線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行串聯(lián)電阻匹配，如ADO～AD31、STOP#、INTA#、GNT#9等等，匹配電阻的阻值為10Ω，并且其到CPCI連接器的距離應(yīng)小于0.6英寸。

基于電磁兼容及信號(hào)完整性方面的考慮，布線(xiàn)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：CPCI信號(hào)線(xiàn)特征阻抗為65Ω±10%，時(shí)鐘線(xiàn)長(zhǎng)于其他信號(hào)線(xiàn)，地址線(xiàn)長(zhǎng)度的差距在10mm以?xún)?nèi)，時(shí)鐘線(xiàn)之間的距離嚴(yán)格相等，并且，CPCI連接器到10Ω終端匹配的串聯(lián)電阻的距離要嚴(yán)格小于0.6英寸。

在設(shè)計(jì)CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)的過(guò)程中，從提高系統(tǒng)互換性以及保障性、維修性角度來(lái)看，在CPCI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于系統(tǒng)板的J3、J4、J5用戶(hù)的I/O接口輸出應(yīng)相應(yīng)增加相關(guān)規(guī)定，如表1所示：

表1 CPCI系統(tǒng)對(duì)外接口

對(duì)外接口接口信號(hào)內(nèi)容

J1J2符合標(biāo)準(zhǔn)CPCI總線(xiàn)規(guī)范，最多擴(kuò)展7路CPCI設(shè)備

J3PICMG2.16分組交換底板規(guī)范預(yù)留接口

J4DVI、LVDS、SATA、USB、LAN

J5LPT、FDD、LPT、USB、PS2

如上表，接口包括計(jì)算機(jī)配置的基本接口電路，可滿(mǎn)足不同的需求，可利用CPCI總線(xiàn)進(jìn)行接口和功能的擴(kuò)展，滿(mǎn)足額外接口功能的的擴(kuò)展，促進(jìn)接口的設(shè)計(jì)。

1.5 CPCI底板設(shè)計(jì)

CPCI有3U和6U兩種無(wú)源底板，其中6U底板的每一槽可配5個(gè)針孔式連接器，3U的每一槽最多能配置P1和P2兩個(gè)連接器，而在CPCI底板的設(shè)計(jì)中，其底板插槽分為擴(kuò)展槽和系統(tǒng)插槽兩種，擴(kuò)展槽除CLK、GNT#和REQ#外，其他扥信號(hào)都在同一根總線(xiàn)上，而系統(tǒng)槽向擴(kuò)展槽傳送PCI信號(hào)。

CPCI底板電源通常應(yīng)包括—12V、5V、3.3V、12V、V（I/O）。其底板電源一般由

標(biāo)準(zhǔn)的CPCI電源或者是外部ATX電源輸入，在背板的設(shè)計(jì)進(jìn)行過(guò)程中，應(yīng)設(shè)計(jì)提供標(biāo)準(zhǔn)的CPCI電源座，其信號(hào)抗值要求的標(biāo)準(zhǔn)為65Ω±10%，并依據(jù)微帶線(xiàn)和帶狀線(xiàn)的阻抗要求和板厚度計(jì)算好層疊的厚度。

1.6 CPCI 擴(kuò)展卡設(shè)計(jì)

CPCI擴(kuò)展卡分為3U和6U兩種，其中，一個(gè)CPCI擴(kuò)展卡只支持一個(gè)PCI設(shè)備，擴(kuò)展卡的PCI時(shí)鐘信號(hào)走線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)在63.5mm±2.54mm，并且擴(kuò)展卡J1、J2上的信號(hào)走線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)不大于63.5mm，PCI信號(hào)走線(xiàn)抗阻控制在65Ω±10%的范圍之內(nèi)。

1.7 CPCI電源設(shè)計(jì)

在規(guī)范化設(shè)計(jì)CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)時(shí)，CPCI電源的上電時(shí)序要保證上電時(shí)+12V和+5V，大于或等于+3.3V，相互間的上升間隔時(shí)間小于等于20ms，接插件采用符合CPCI規(guī)定的47芯接插件，電氣接口則應(yīng)符合《電源接口規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。

2 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，CPCI技術(shù)在加固計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用過(guò)程是時(shí)時(shí)創(chuàng)新和改進(jìn)的，對(duì)其的應(yīng)用應(yīng)緊跟科技發(fā)展的新潮流，通過(guò)CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的規(guī)范化，提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化程度，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，縮短相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，增強(qiáng)產(chǎn)品的互換性，對(duì)生產(chǎn)的流程進(jìn)行監(jiān)護(hù)，促使產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的不斷提高，有利于產(chǎn)品的優(yōu)化升級(jí)，更進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)信息化時(shí)代的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁俊，陳立芳，王凡.CPCI總線(xiàn)加固計(jì)算機(jī)的規(guī)范化設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013（09）：117-120+125.

[2]李衛(wèi).基于CPCI總線(xiàn)的加固計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù)，2010（05）：19-21.

作者單位：西安應(yīng)用光學(xué)研究所，西安 710065