CompactPCI蓄势待发

2019-11-03 19:18:45

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供稿：网友

-----技术标准、产业未来

Jeff Munch
PICMG 3.0委员会主席暨凌华科技首席技术执行官

　　CompactPCI简称cPCI，中文又称紧凑型PCI，是国际PICMG协会于1994提出来的一种总线接口标准。它的出现解决多年来电信系统工程师与设备制造商面临的棘手问题，将VME密集坚固的封装和大型设备的极佳冷却效果以及PC廉价、易采用最新处理能力的芯片结合在一起，既保证了99.999%的高可靠度，极大降低了硬件和软件开发成本。

　　CompactPCI所具有的开放性、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。

　　根据国际知名研究机构IMS在今年七月的分析预估指出，CompactPCI 未来五年在欧洲将会有持续稳定的成长。IMS访问世界各地主要的嵌入式单板计算机购买者发现，在所有受访者当中有 42.9% 的人有意在2006年之前采用CompactPCI 单板计算机于其系统，这个使用比例比目前的39.3% 高出许多。IMS研究报告强调，即使新的AdvancedTCA(PICMG 3.X) 规格被广泛接受, 这些公司对于正在主流地位的CompactPCI(PICMG 2.X) 的需求仍不会有丝毫减少。IMS 研究预告电信业的逐渐复苏，结合新应用将使 CompactPCI 销售从今年到 2007年期间维持9.7% CAGR（年复合平均成长率）的高度成长。

　　相对CompactPCI技术在欧美等国家的日渐普及，结合我们在中国相应行业技术及市场的的了解与掌握，我们发现目前中国国内的CompactPCI技术的实际应用的确还存在一定的差距，但同时我们也欣喜地看到中国作为世界经济发展速度最为迅速的地区，对先进技术、技术标准、理念的接纳能力也另人十分振奋，CompactPCI技术也在近年内从为人们所认识、了解到逐渐的接受、应用，我们有理由相信随着中国基础设施的进一步技术深化，会在相关的各行业引起新一轮的应用浪潮。

　　（一）CompactPCI在电讯领域的应用优势

　　目前CompactPCI可应用的通讯信领域：

　　对于电信设备来说，所谓的高可靠度（High Availability, HA），要求极其苛刻，也就是说要达到5个九的可靠度标准。过去电信设备厂商为了达到这些要求，各家均采用自行开发定义的硬、软件标准，致使互不兼容和通用，整体硬件和软件开发成本很高，产品也堪称“贵族产品”。

　　我们通过对电信市场需求的长期研究之后的出，其实市场即实际应用的新标准应包涵：

• 多达2Tb/s可扩展的交换容量

• 可靠度达到99.999%的可扩展系统

• 对40Gb/s接口的多协议支持

• 高阶的模块化和可配置化

• 为DSP，处理器，存储器提供一个大容量平台的能力

• 功耗

– 下一代电路需要单板能处理150 – 200W的规格

• 板子尺寸

– 电路越做越大, 相应板子尺寸也越来越大

• 后 I/O

– 现今的标准很难处理光纤后I/O

　　由于CompactPCI同时拥有了媲美专用电信设备的5个九的可靠度，和本身所具有的开放性、以及可大量采用的廉价PC部件这三大“利器”，在硬件设施上有有着可热插拔、抗震性强、高可用性（Availability）、易使用性（Serviceability）、可扩展性（Scalability）等特性，完全符合以上的所有要求。所以不仅可以满足电信设备的各种苛刻需求，也能极大的降低设备生产和采购成本。就国际市场的价格来看，cPCI设备总体造价比过去传统电信设备便宜很多，有些部分价格甚至不足原来产品的1/4，困扰电信运营商的降低成本调整资费的难题，可以得到有效解决。所以在这个电信业倍速竞争的时代，对于用户和电信产业来说，其意义是不言而喻的。而据我们了解到国内目前的电信建设第一轮高潮后到目前已进入性价比的增值时代，新一代的通讯基础设施正在酝酿、进行之中，cPCI在国内必然会受到异乎寻常的重视，市场规模令人无可忽视，成为全世界CompactPCI及AdvancedTCA技术厂商瞩目的焦点。

　　以全球CompactPCI技术领导厂商凌华科技为例，在2003年前三季的营业额当中，凌华科技在CompactPCI产品的营业额呈现倍数的成长，主要就是因为销售领域涵盖军用3U、6U CompactPCI系统、交通及运输用3U CompactPCI控制系统、半导体设备3U、6U自动化平台、6U PICMG2.16开放架构的企业用刀片式服务器、网络匝道器等。电信网络硬件平台逐渐走向开放的CompactPCI标准，未来5年内，电信网络设备制造商将会把PICMG 2.0, 2.16 & 3.0 CompactPCI 技术承载其主要应用。CompactPCI除了在以上这些领域广受好评外，由于3G无线通讯时代的来临，一股通讯设备更新热潮正在蓄势待发。

（二）CompactPCI在其它行业的应用

　　相对电信市场的持续发展，CompactPCI已逐渐扩展到其它工业领域的应用上，不论是交通运输系统、军事应用、量测仪器、自动化设备，甚至一般企业用户，都是CompactPCI新的爱用者，这就是为什么 CompactPCI 在电信市场低迷之际仍能维持销售和市场占有率的原因。CompactPCI本身所具有的高可热插拔、抗震性强、高可用性（Availability）、易使用性（Serviceability）、可扩展性（Scalability）等特性完全适合工业级的应用。所以采用CompactPCI架构的工业PC，相对商业PC的架构来讲，就会完全适应相对作业环境较为恶劣如（温度高、震度高、电磁干扰、射频干扰等）从而可以保证系统在恶劣条件下的稳定运行，其主要优势如下：

　　CompactPCI基于PICMG2.0规范。CompactPCI的电气特性与PCI总线相同，因此用户的软件和普通PC兼容，现有的PCI外围卡也可以很容易移植到CompactPCI平台。CompactPCI使用2mm高密度针孔总线连接器，和使用金手指连接器的PCI卡相比，具有连接可靠、完全气密的特点，卡片的抗振性和抗腐蚀性大大提高。此外CompactPCI卡片采用经过20余年现场使用考验的欧规卡结构。欧规卡采用垂直安装、前抽取结构，提高了卡片的散热性、抗振性和易维护性。

　　和传统商用PC和工控机相比，CompactPCI具有如下优点：

一、系统抗振性强

　　CompactPCI卡片上下有导轨固定，卡片的前端通过气密性的针孔连接器和背板相连，每个接头具有10KG的结合力。卡片的可以通过面板螺丝固定在机箱上。CompactPCI卡片的前后上下都被固定，因此系统抗振性大大提高。

二、支持卡片带电拔插

　　CompactPCI的背板使用长中短插针结构，其中Power和Ground针脚最长，可以保证卡片安全的带电插入拔出。此外板选信号IDSEL,BD_SEL#针脚最短，系统借由此信号可以得知卡片是在插入过程或是拔出过程。另外CompactPCI制定了热插拔的硬件过程和软件管理接口，保证了卡片热插拔过程的有效性。

三、支持后走线，便于方便配线

　　CompactPCI的卡片的信号线不用从卡片前面板引出，可以通过背板将信号线用转接板从后端引出。当更换卡片时，不许要更换信号线，这样减少了更换卡片的工作量并减少因更换信号线而引起的出错概率。此外信号线从后端引出，设备前端也会比较美观。

四、卡片垂直安装，有利于散热

　　CompactPCI卡片采用欧规卡结构，卡片垂直安装，系统的散热气流从下而上吹，符合空气对流原理，散热效果好。

五、CompactPCI卡片具有更好的电气特性

　　CompactPCI背板插针和接头全部镀金，并严格定义了信号线的最长长度，PCB板的阻抗，去偶电容,PCI上拉电阻阻值，因此CompactPCI的电气特性要优于普通PCI工控机。单个CompactPCI总线段最多可以支持7个PCI设备，而普通工控机只能支持4个PCI设备。

六、防腐和电磁屏蔽性好

　　CompactPCI使用2mm气密性针孔总线连接器，盐雾、酸雾和带电粉尘不能腐蚀总线。此外CompactPCI的全铝合金机箱外壳和卡片的U型弹簧片能给系统提供良好的电磁屏蔽保护。

七、抗静电好

　　CompactPCI卡片下端具有3断静电导出条，可以静电导出到大地。另外CompactPCI规定系统的逻辑地和机箱地隔离，保持系统不受外界干扰。基于PICMG1.0的工控机无法做到机箱地和逻辑地隔离。

八、机箱深度浅，便于机柜安装

　　CompactPCI的机箱深度只有258mm，大大短于普通工控机的机箱深度400～450mm，给机柜安装留下了更大空间。这样便于用户安装其它配线设备

　　目前CompactPCI已在实时系统控制（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、电力、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有了非常广泛的应用，我们也会积极将国际先进的技术引入国内，并投身于中国基础设施的各相关产业的产业升级中去。

由CHINA通信网组稿

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