PCI和CPCI

一、CPCI简介 Compact PCI（Compact Peripheral Component Interconnect）简称CPCI，中文又称紧凑型PCI，是国际工业计算机制造者联合会（PCI Industrial Computer Manufacturer's Group，简称PICMG）于1994提出来的一种总线接口 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。是以PCI电气 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 为标准的高性能工业用总线。CPCI的CPU及外设同标准PCI是相同的，并且CPCI系统使用与传统PCI系统相同的芯片、防火墙和相关软件。从根本上说，它们是一致的，因此操作系统、驱动和应用程序都感觉不到两者的区别，将一个标准PCI插卡转化成CPCI插 目录 1特点2应用3Compact PCI与… 特点   CPCI技术是在PCI技术基础之上经过改造而成，具体有三个方面：   一是继续采用PCI局部总线技术；   二是抛弃IPC传统机械结构，改用经过20年实践检验了的高可靠欧洲卡结构，改善了散热条件、提高了抗振动冲击能力、符合电磁兼容性要求；   三是抛弃IPC的金手指式互连方式，改用2mm密度的针孔连接器，具有气密性、防腐性，进一步提高了可靠性，并增加了负载能力。   CPCI所具有可热插拔（Hot Swap）、高开放性、高可靠性、。CPCI技术中最突出、最具吸引力的特点是热插拔（Hot Swap）。简言之，就是在运行系统没有断电的条件下，拔出或插入功能模板，而不破坏系统的正常工作的一种技术。热插拔一直是电信应用的要求，也为每一个工业自动化系统所渴求。它的实现是：在结构上采用三种不同长度的引脚插针，使得模板插入或拔出时，电源和接地、PCI总线信号、热插拔启动信号按序进行；采用总线隔离装置和电源的软启动；在软件上，操作系统要具有即插即用功能。目前CPCI总线热插拔技术正在从基本热切换技术向高可用性方向发展。   CPCI标准具有种种优点。它与传统的桌面PCI系统完全兼容，在64位/66M总线接口下能提供每秒高达512MB的带宽。它支持用在桌面PC和工作站上的完全一样的接口芯片。使用CPCI能利用在桌面工作站上开发的整个应用，无需任何改变就能将其移到目标环境，极大地提高了产品推向市场的时间。利用CPCI技术使得电信设备OEM能利用与桌面应用系统同样的先进技术，同时还具有针对桌面系统设计的大量PCI芯片所带来的规模经济和低成本特性。其产品成本上往往低于同等功能的VME产品，仅略高于通常的工控机IPC（IPC，Industrial Personal Computer）产品。   CPCI规范自制定以来，已历经多个版本。最新的PICMG 3.0所规范的CPCI技术架构在一个更加开放、标准的平台上，有利于各类系统集成商、设备供应商提供更加便捷快速的增值服务，为用户提供更高性价比的产品和解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。PICMG 3.0标准是一个全新的技术，与PICMG 2.x完全不同，特别在速度上与PICMG 2.x相比，PICMG 3.0速度每秒可达2Tb。PICMG 3.0主要将应用在高带宽电信传输上，以适应未来电信的发展，PICMG 2.x则仍是目前CPCI的主流，并将在很长时间内主宰CPCI的应用。 应用   CPCI所具有高开放性、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（RealTime MachineControl）、产业自动化、实时数据采集（Real-TimeData 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。由于CPCI拥有较高的带宽，它也适用于一些高速数据通信的应用，包括服务器、路由器、交换机等。   管脚定义   Pin Name Description   Z1 GND Ground   Z2 GND Ground   Z3 GND Ground   Z4 GND Ground   Z5 GND Ground   Z6 GND Ground   Z7 GND Ground   Z8 GND Ground   Z9 GND Ground   Z10 GND Ground   Z11 GND Ground   Z12 KEY Keyed (no pin)   Z13 KEY Keyed (no pin)   Z14 KEY Keyed (no pin)   Z15 GND Ground   Z16 GND Ground   Z17 GND Ground   Z18 GND Ground   Z19 GND Ground   Z20 GND Ground   Z21 GND Ground   Z22 GND Ground   Z23 GND Ground   Z24 GND Ground   Z25 GND Ground   Z26 GND Ground   Z27 GND Ground   Z28 GND Ground   Z29 GND Ground   Z30 GND Ground   Z31 GND Ground   Z32 GND Ground   Z33 GND Ground   Z34 GND Ground   Z35 GND Ground   Z36 GND Ground   Z37 GND Ground   Z38 GND Ground   Z39 GND Ground   Z40 GND Ground   Z41 GND Ground   Z42 GND Ground   Z43 GND Ground   Z44 GND Ground   Z45 GND Ground   Z46 GND Ground   Z47 GND Ground   A1 5V +5 VDC   A2 TCK Test Clock   A3 INTA# Interrupt A   A4 BRSV Bused Reserved (don't use)   A5 BRSV Bused Reserved (don't use)   A6 REQ# Request PCI transfer   A7 AD(30) Address/Data 30   A8 AD(26) Address/Data 26   A9 C/BE(3)# Command: Byte Enable   A10 AD(21) Address/Data 21   A11 AD(18) Address/Data 18   A12 KEY Keyed (no pin)   A13 KEY Keyed (no pin)   A14 KEY Keyed (no pin)   A15 3.3V +3.3 VDC   A16 DEVSEL# Device Select   A17 3.3V +3.3 VDC   A18 SERR# System Error   A19 3.3V +3.3 VDC   A20 AD(12) Address/Data 12   A21 3.3V +3.3 VDC   A22 AD(7) Address/Data 7)   A23 3.3V +3.3 VDC   A24 AD(1) Address/Data 1)   A25 5V +5 VDC   A26 CLK1 Clock ?? MHz   A27 CLK2 Clock ?? MHz   A28 CLK4 Clock ?? MHz   A29 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   A30 C/BE(5)# Command: Byte Enable   A31 AD(63) Address/Data 63   A32 AD(59) Address/Data 59   A33 AD(56) Address/Data 56   A34 AD(52) Address/Data 52   A35 AD(49) Address/Data 49   A36 AD(45) Address/Data 45   A37 AD(42) Address/Data 42   A38 AD(38) Address/Data 38   A39 AD(35) Address/Data 35   A40 BRSV Bused Reserved (don't use)   A41 BRSV Bused Reserved (don't use)   A42 BRSV Bused Reserved (don't use)   A43 USR User Defined   A44 USR User Defined   A45 USR User Defined   A46 USR User Defined   A47 USR User Defined   B1 -12V -12 VDC   B2 5V +5 VDC   B3 INTB# Interrupt B   B4 GND Ground   B5 BRSV Bused Reserved (don't use)   B6 GND Ground   B7 AD(29) Address/Data 29   B8 GND Ground   B9 IDSEL Initialization Device Select   B10 GND Ground   B11 AD(17) Address/Data 17   B12 KEY Keyed (no pin)   B13 KEY Keyed (no pin)   B14 KEY Keyed (no pin)   B15 FRAME# Address or Data phase   B16 GND Ground   B17 SDONE Snoop Done   B18 GND Ground   B19 AD(15) Address/Data 15   B20 GND Ground   B21 AD(9) Address/Data 9)   B22 GND Ground   B23 AD(4) Address/Data 4)   B24 5V +5 VDC   B25 REQ64#   B26 GND Ground   B27 CLK3 Clock ?? MHz   B28 GND Ground   B29 BRSV Bused Reserved (don't use)   B30 GND Ground   B31 AD(62) Address/Data 62   B32 GND Ground   B33 AD(55) Address/Data 55   B34 GND Ground   B35 AD(48) Address/Data 48   B36 GND Ground   B37 AD(41) Address/Data 41   B38 GND Ground   B39 AD(34) Address/Data 34   B40 GND Ground   B41 BRSV Bused Reserved (don't use)   B42 GND Ground   B43 USR User Defined   B44 USR User Defined   B45 USR User Defined   B46 USR User Defined   B47 USR User Defined   C1 TRST# Test Logic Reset   C2 TMS Test Mode Select   C3 INTC# Interrupt C   C4 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C5 RST Reset   C6 3.3V +3.3 VDC   C7 AD(28) Address/Data 28   C8 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C9 AD(23) Address/Data 23   C10 3.3V +3.3 VDC   C11 AD(16) Address/Data 16   C12 KEY Keyed (no pin)   C13 KEY Keyed (no pin)   C14 KEY Keyed (no pin)   C15 IRDY# Initiator Ready   C16 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C17 SBO# Snoop Backoff   C18 3.3V +3.3 VDC   C19 AD(14) Address/Data 14   C20 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C21 AD(8) Address/Data 8)   C22 3.3V +3.3 VDC   C23 AD(3) Address/Data 3)   C24 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C25 BRSV Bused Reserved (don't use)   C26 REQ1# Request PCI transfer   C27 SYSEN#   C28 GNT3# Grant   C29 C/BE(7) Command: Byte Enable   C30 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C31 AD(61) Address/Data 61   C32 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C33 AD(54) Address/Data 54   C34 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C35 AD(47) Address/Data 47   C36 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C37 AD(40) Address/Data 40   C38 V(I/O) +3.3 VDC or +5 VDC   C39 AD(33) Address/Data 33   C40 FAL# Power Supply Status FAL (CompactPCI specific)   C41 DEG# Power Supply Status DEG (CompactPCI specific)   C42 PRST# PushButton Reset (CompactPCI specific)   C43 USR User Defined   C44 USR User Defined   C45 USR User Defined   C46 USR User Defined   C47 USR User Defined   D1 +12V +12 VDC   D2 TDO Test Data Output   D3 5V +5 VDC   D4 INTP   D5 GND Ground   D6 CLK   D7 GND Ground   D8 AD(25) Address/Data 25   D9 GND Ground   D10 AD(20) Address/Data 20   D11 GND Ground   D12 KEY Keyed (no pin)   D13 KEY Keyed (no pin)   D14 KEY Keyed (no pin)   D15 GND Ground   D16 STOP# Stop transfer cycle   D17 GND Ground   D18 PAR Parity for AD0-31 & C/BE0-3   D19 GND Ground   D20 AD(11) Address/Data 11   D21 M66EN   D22 AD(6) Address/Data 6)   D23 5V +5 VDC   D24 AD(0) Address/Data 0)   D25 3.3V +3.3 VDC   D26 GNT1# Grant   D27 GNT2# Grant   D28 REQ4# Request PCI transfer   D29 GND Ground   D30 C/BE(4)# Command: Byte Enable   D31 GND Ground   D32 AD(58) Address/Data 58   D33 GND Ground   D34 AD(51) Address/Data 51   D35 GND Ground   D36 AD(44) Address/Data 44   D37 GND Ground   D38 AD(37) Address/Data 37   D39 GND Ground   D40 REQ5# Request PCI transfer   D41 GND Ground   D42 REQ6# Request PCI transfer   D43 USR User Defined   D44 USR User Defined   D45 USR User Defined   D46 USR User Defined   D47 USR User Defined   E1 5V +5 VDC   E2 TDI Test Data Input   E3 INTD# Interrupt D   E4 INTS   E5 GNT# Grant   E6 AD(31) Address/Data 31   E7 AD(27) Address/Data 27   E8 AD(24) Address/Data 24   E9 AD(22) Address/Data 22   E10 AD(19) Address/Data 19   E11 C/BE(2)# Command: Byte Enable   E12 KEY Keyed (no pin)   E13 KEY Keyed (no pin)   E14 KEY Keyed (no pin)   E15 TRDY# Target Ready   E16 LOCK# Lock resource   E17 PERR# Parity Error   E18 C/BE(1)# Command: Byte Enable   E19 AD(13) Address/Data 13   E20 AD(10) Address/Data 10   E21 C/BE(0)# Command: Byte Enable   E22 AD(5) Address/Data 5)   E23 AD(2) Address/Data 2)   E24 ACK64#   E25 5V +5 VDC   E26 REQ2# Request PCI transfer   E27 REQ3# Request PCI transfer   E28 GNT4# Grant   E29 C/BE(6)# Command: Byte Enable   E30 PAR64   E31 AD(60) Address/Data 60   E32 AD(57) Address/Data 57   E33 AD(53) Address/Data 53   E34 AD(50) Address/Data 50   E35 AD(46) Address/Data 46   E36 AD(43) Address/Data 43   E37 AD(39) Address/Data 39   E38 AD(36) Address/Data 36   E39 AD(32) Address/Data 32   E40 GNT5# Grant   E41 BRSV Bused Reserved (don't use)   E42 GNT6# Grant   E43 USR User Defined   E44 USR User Defined   E45 USR User Defined   E46 USR User Defined   E47 USR User Defined   F1 GND Ground   F2 GND Ground   F3 GND Ground   F4 GND Ground   F5 GND Ground   F6 GND Ground   F7 GND Ground   F8 GND Ground   F9 GND Ground   F10 GND Ground   F11 GND Ground   F12 KEY Keyed (no pin)   F13 KEY Keyed (no pin)   F14 KEY Keyed (no pin)   F15 GND Ground   F16 GND Ground   F17 GND Ground   F18 GND Ground   F19 GND Ground   F20 GND Ground   F21 GND Ground   F22 GND Ground   F23 GND Ground   F24 GND Ground   F25 GND Ground   F26 GND Ground   F27 GND Ground   F28 GND Ground   F29 GND Ground   F30 GND Ground   F31 GND Ground   F32 GND Ground   F33 GND Ground   F34 GND Ground   F35 GND Ground   F36 GND Ground   F37 GND Ground   F38 GND Ground   F39 GND Ground   F40 GND Ground   F41 GND Ground   F42 GND Ground   F43 GND Ground   F44 GND Ground   F45 GND Ground   F46 GND Ground   F47 GND Ground Compact PCI与传统工业PC的区别   • 耐用性   从传统工业PC系统上更换一块板卡常常是相当耗时的；用户需松开并移去机箱盖。由于板卡与外围设备之间可能会有一些内部连接电缆。而换卡时必须将这些连线断开，因此这一过程是很容易出错的。所以在耐用方面，传统工业PC系统无法做到象Compact PCI系统这样简洁而高效。   另一方面，Compact PCI设计可以从前面板拔插板卡。更换Compact PCI板卡非常简单，无需拆下机箱盖。此外，由于I/O接线都是通过后面板，前面的Compact PCI板卡上没有任何连线，因此更换板卡非常快捷简便。维修时间将会从小时级（传统工业PC）缩减为分钟级，从而缩短了MTTR（平均维修时间）。   • 抗震性   传统工业PC不能对系统中的外围设备板卡提供可靠而安全的支持，插与其中的板卡只能固定于一点。卡的顶端和底部也没有导轨支持，因此卡与槽的连接处也容易在震动中接触不良。Compact PCI卡牢牢地固定在机箱上，顶端和底部均有导轨支持。前面板紧固装置将前面板与周围的机架安全地固定在一起。卡与槽的连接部分通过针孔连接器紧密地连接。由于卡的四面均将其牢牢地固定在其位置上，因此即使在剧烈的冲击和震动场合，也能保证持久连接而不会接触不良。   • 通风性   传统的工业PC机箱内空气流动不畅，不能有效散热。空气流动因为无源底版、板卡支架和磁盘驱动器所阻塞。冷空气不能在所有板卡间循环流动，热空气也不能立即排出机箱外。电子设备和电路板会因这些冷却问题而损坏，使之变形，断线以及寿命短等。Compact PCI系统为系统中所有发热板卡提供了顺畅的散热路径。冷空气可以随意在板卡间流动，并将热量带走。集成在板卡底部的风扇系统也加速了散热进程。由于良好的机械设计带来通畅的散热途径，Compact PCI系统极少出现散热方面的问题。 一、前言 随着PC产业的蓬勃发展，带动着一波波工业界替换传统解决方案的潮流。过去三十年间，自有的技术主导着工业控制、测试与自动化的发展，如PLC与各式的field bus。但是自从Intel的CPU速度与稳定度的提升，以及Microsoft在操作系统上的广泛采用，使得PC的功能不再只局限于网络功能与数据处理。PC技术的推展，使得各式工业计算机的规格各执擅场，如PICMG的单板计算机规格、使用于嵌入式应用的PC/104+规格，以及PXI/CompactPCI规格的诞生。目前PXI的系统已广泛且成功地应用于汽车测试、半导体测试、功能性测试、航空设备测试以及军事的应用之上。相较于其它的工业规格，PXI具备较佳的效能与较低的成本优势。本文将专门讨论PXI技术发展与近况。 二、PXI 组织与产品近况 PXI 为PCI eXtensions for Instrumentation 的缩写。而制订并推广PXI规格的组织就是PXISA (PXI System Alliance)，PXISA于1997年成立，并于该年推出1.0版的PXI规格。PXISA是一个非营利的组织，且其会员分为三个不同的等级，分别为Sponsor membership，Executive membership与Associate membership。除了年费的不同外，各等级的会员负有不同的责任、义务与权利。Sponsor会员需具备一年以上的Executive会员资格，并且可于PXISA董事会中占一个席次。Sponsor会员负责规格的起草与修改，并提出初版的制订，且具有对PXI规格承认的投票资格，Sponsor会员并主导PXI规格的行销策略的建立。Executive会员则可以积极参与行销方向与规格技术方面的意见交流，并且也具备对PXI规格的同意投票权。第三级的Associate 会员则无投票权，但经由PXISA可以获得最直接的第一手信息。目前PXISA中全球总计超过50个公司加入，且其中不乏业界知名公司，如Teradyne与Advantest。亚洲方面目前共有五家公司加入PXISA，分别为凌华科技(ADLINK Technology)，致茂科技(Chroma)、位于日本的Advantest与SRC corporation，以及位于韩国的CMI Technology。其中仅台湾的凌华科技ADLINK Technology与日本Advantest具有第二级的Executive会员资格。PXI的规格于2000年时推出2.0版，并于2003年二月时将规格更新至2.1版。有兴趣的读者可以自行前往PXI的官方网站下载PXI的规格(URL:www.pxisa.org)。 随着PXISA的接受度提高，以及全球众多厂商的加入，目前PXI已不会让客户有被单一厂商绑住规格的忧虑，且市场上有超过六百种不同的PXI模块问世。目前PXI接口上可以取得的模块包括： Pentium III GHz 等级PXI 控制器、取样频率达GS/s之高速波形撷取模块(High speed digitizer)、任意波形产生器(Arbitrary waveform generator)、射频信号分析模块(RF analyzer)、各式信号交换模块(Switching modules, from DC to GHz)、光交换模块(optical switching modules)、各式数据撷取模块(DAQ modules)、数字传输模块(DIO modules)、计数器/定时器(Counter/Timer modules) 、、、等等不胜枚举。 多重的PXI模块选择，搭配不同机箱，使得PXI可以符合各种应用需求，并且易于维护(easy to maintain)。 三、PXI技术简介 以仪器平台的演进来说，早期由厂商推出各种独立的仪器，由面板控制所需功能。想要透过其它的方式来取代面板的操控，最广受欢迎的就是GPIB接口，也就是IEEE488接口。然而GPIB接口的速度慢，且当使用多项设备时，需要额外的电路来达到同步触发的需求。1980年代，VXI 的出现，将高阶量测与测试应用的设备，带进了模块化的领域。然而VXI的价格则并非各等级之客户都负担的起，所以基于PC技术的演进与稳定，PXI延续模块化的精神，以较紧实的机构设计、较快的总线速度，以及较低的价格，提供量测与测试设备一个新的选择。 PXI 的规格区分为硬件与软件两个部分。其中硬件的部分是基于CompactPCI的规格，也就是PICMG 2.0。建构于CompactPCI的机构规格与PCI的电气规格之上，加上仪器上所需要的电气信号延伸，即是所谓PXI的规格。所以，PXI的数据传输速率的峰值于33MHz与32-bit的总线上，可达132MB/s。于66MHz，64-bit BUS上则可高达528MB/s。远高于GPIB与VXI接口的传输速率。 PXI上的仪器延伸信号包括： 10MHz 参考时脉 (10MHz Reference Clock) 8-bit PXI触发总线 (PXI Trigger Bus) 星形触发 (Star Trigger) 13-bit局部总线 (Local Bus) PXI 触发总线是由八个信号组成，各扩充槽皆连接至此总线，而透过PXI 触发总线，亦可达到同步的功能。但因为其总线之特性，所以时脉歪斜之精确度仅要求至小于10ns。利用PXI触发总线，可以于其上传输触发信号，甚或是数据撷取的时脉信号。 星形触发则由位于系统槽旁之星形触发控制器 (Star Trigger Controller)产生，至多可提供13个信号至各扩充槽。如同参考时脉，星形触发信号是由星形触发产生器将信号一对一的送至其它的扩充槽上，所以其时脉歪斜也小于1ns。星形触发控制器可以确保每一个扩充槽接收到此一触发信号的时间精确度。 局部总线则是将相邻的两个扩充槽连接起来，而此一局部总线，仅两两相邻的扩充槽可利用之。模块厂商可以利用该总线将控制信号一级一级传输，或者作为区域的通信管道。 PXI背板上的PCI segment可以利用一般的PCI bridge来延伸扩充槽的数目，也可以利用串行式传输技术，将PCI的信号延伸至其它的机箱。 不同于其它的总线规格，PXI于软件上对系统控制模块与周边模块作了规范。例如：PXI周边模块的厂商，必须提供可使用于Microsoft Windows的驱动程序，而PXI控制模块则必须基于80x86架构，并可支持Microsoft Windows。随着各式操作系统的接受度提高，未来将可能加入PXI软件的规格制订。除了对软件架构上的规范外，PXI也制订了硬件叙述档案(Hardware Description Files)的规格，系统操作人员可利用这些档案，透过软件管理PXI系统上的模块。 简单的说，PXI的仪器延伸信号，提供了各PXI模块一个硬件的管道，不需经过软件的监督，PXI的模块可实时于此一管道上利用硬件的信号互相沟通。如此可以减低CPU的负担，并加速软件程序的执行。并且基于x86架构与广泛采用的Windows，可以有效降低PXI产品的学习曲线与购入成本。 四、结论目前PXI的系统已广泛且成功地应用于汽车测试、半导体测试、功能性测试、航空设备测试以及军事的应用之上。开放的软硬件架构，永远是各式解决方案的趋势。而PXI架构于商用PC的技术之上，使取得成本大幅降低。而目前PXISA的规模，已达到可以提供客户多重选择与多重制造商的保障，未来将会有更多的应用采用PXI作为开发平台。 作者目前任职于凌华科技。公司简介：凌华科技于推广PXI规格不遗余力，除积极参与PXI规格与行销策略的制订外，并研发制造PXI控制器与多种机箱以满足各种不同规模的应用。加上凌华科技齐全的PXI/CompactPCI量测与自动化模块，提供客户全新的选择，并满足客户一站购足的需求。