VPX技術(shù)介紹參考模板

1、VPX技術(shù)介紹 1VPX 技術(shù) 新型VPX(VITA 46)標準是自從VME引入后的25年來，對于VME總線架構(gòu)的最重大也是最重要的改進。它將增加背板帶寬，集成更多的I/O，擴展了格式布局。 目前，VME64x已經(jīng)不能滿足國防和航空領域越來越高的性能要求和更為惡劣環(huán)境下的應用。許多應用，例如雷達，聲納，視頻圖像處理，智能信號處理等，由于受到VME64x傳輸帶寬的限制，系統(tǒng)性能無法進一步提高。急需要一種新體制的總線，替代現(xiàn)有的VME64x總線，以提高系統(tǒng)傳輸帶寬。  2B1. VPX標準概述 VITA 46基礎標準由VITA46.0（基礎協(xié)議）和VITA46.1（VME連接）

2、描述，也稱為VPX，并成功地于2006年一月引入。這是一個里程碑，因為我們可以確信VITA46標準已經(jīng)設計和實現(xiàn)出來了。下一步是完成最終文檔，并且提交ANSI（美國國家標準化組織）得到正式ANSI批準。  9B1.1 VPX高速串行總線 VPX總線是VME技術(shù)的自然進化，它采用高速串行總線替代并行總線是其的最主要變化。VPX采用RapidIO和Advanced Switching Interconnect等現(xiàn)代的工業(yè)標準的串行交換結(jié)構(gòu)，來支持更高的背板帶寬。這些高速串行交換可以提供每個差分對兒250MBytes/sec的數(shù)據(jù)傳輸率。如果4個信道最高1 GBytes/sec的理論速率。

3、VPX的核心交換提供32個查分對兒，組成4個4信道端口，每個信道都是雙向的（一發(fā)送差分對兒，一接收差分兒）。VPX模塊的理論合計帶寬為8 GB/sec。 當今基于VME總線雷達系統(tǒng)陣列中的每個系統(tǒng)處理器，都必須等待輪到該處理器獲得總先后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣不僅僅使處理器終止了對當前數(shù)據(jù)塊的處理，同時還終止了處理器對輸入數(shù)據(jù)的處理。 交換結(jié)構(gòu)使所有數(shù)據(jù)流暢通無阻，來解決這一問題，這樣減小了處理延遲和輸入數(shù)據(jù)流的中斷。 StarFabric是一個串行轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，他利用現(xiàn)有的VME-64背板鏈接嵌入式多處理器?？墒牵琕ME64X接口的物理特性限制限制了它將來的發(fā)展。在VITA46開發(fā)以前，雷達系統(tǒng)開始面

4、臨主卡的性能的制約。VME主卡其中兩個最嚴重的限制是每個插槽上通過信號針的數(shù)據(jù)量限制，以及嚴重的功率浪費。VITA46通過采用高速連接器和支持先進的交換結(jié)構(gòu)，著重解決了這兩個問題。 由于采集的數(shù)據(jù)頻率越高，圖像效果越好。隨著雷達數(shù)據(jù)管道變得越來越大，VPX將成為解決這些新需求的新技術(shù)。  10B1.2 VPX接插件 VPX采用了由Tyco公司開發(fā)出了模塊化的VPX RT2連接器，該連接器內(nèi)含可控阻抗，低插入損耗，在最高6.25 Gbaud下，串擾小于3%。Tyco公司生產(chǎn)的獨特的新7排RT2連接器，與級聯(lián)塊兒和鍵一起，實現(xiàn)VITA 46模塊和背板設計。VITA 46選擇RT2連接器的

5、目的是為了解決以下問題： - 連接器必須可以發(fā)送信號至少5 Gbits/sec - 連接器必須提供充足的I/O，適應現(xiàn)代主卡上日益增加的功能。 -連接器的尺寸必須能夠滿足VME標準長度，以便可以安裝PMC模塊，能夠保證0.8英寸的板間距。2 / 32 -連接器系統(tǒng)必須足夠牢固，這樣在軍事/航空系統(tǒng)的惡劣環(huán)境中才能應用。 VITA 46模塊插入和拔出力量與VME64X模塊相近。這是因為雖然VITA46擁有更多的接觸點，但是Tyco公司的MultiGig RT2連接器使得每個接觸點壓力降低而又能保證充分的接觸。以上結(jié)論都是建立在連接器機械結(jié)構(gòu)評估和測試基礎上得來的。 VITA

6、46 工作組對最終交付使用的VPX連接器，為VPX模塊標準做了大量的測試認證。這些測試再現(xiàn)了一些最苛刻的環(huán)境測試，執(zhí)行了板級標準。 主要環(huán)境參數(shù)測試包括如下： - 振動及顫動 - 溫度 -適度 - 沙塵 - 耐久 - 靜電保護  11B1.3 VPX的I/O能力 VPX擁有著更多的I/O能力，其數(shù)量幾乎是64X類型卡的兩倍。所有的I/O針都有千兆傳輸能力，最高到6.25 Gig/Sec。并且有輔助的VITA 48標準選擇，使得每個插槽可以插更高功率的板子。與傳統(tǒng)的VME技術(shù)比VPX的針腳數(shù)要多，一般的6U VPX模塊可以提供： 總共7

7、07個非電源電觸電 總共464個信號： 64個信號，用于核心交換的32個高速差分對 104個信號，用于實現(xiàn)VME64的 268個通用用戶I/O，其中包括128個高速差分對兒。 28個信號，用于作系統(tǒng)信號（重啟，JTAG，尋址等），其余未使用。 VPX提供最高32個網(wǎng)絡交換針，這些針的作用： -得到更多的吞吐量 -提升性能 -實現(xiàn)網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu) -減少插槽數(shù) -無需交換插槽 -節(jié)省空間和降低重量 12B1.4 VPX的電源改進 VPX改進了電源供電。5V最高可達115W，12V最高可達384W，48V最高可達768W。 如此大功率的電源，允許板子集成更多的功能。可選的更高的電壓輸入，可以減少背板的

8、電流，降低重量和降低電子兼容問題產(chǎn)生。  3B2. VPX高速串行總線 新串行交換結(jié)構(gòu)技術(shù)使得軍用和航空嵌入式計算機系統(tǒng)得到更高的性能，同時減少系統(tǒng)成本和重量。如今有多種高性能交換結(jié)構(gòu)技術(shù)可供選擇。這其中的三個Gigabit Ethernet (GbE), Serial RapidIO (SRIO), and PCI Express (PCIe)尤其突出，優(yōu)點最多。GbE是基于IP數(shù)據(jù)通信的標準，無論是平臺間網(wǎng)絡還是在同一個背板中的子系統(tǒng)。SRIO是DSP應用中高密度多處理簇互聯(lián)的最好方式。第三種，PCIe事實上已經(jīng)是，核心處理器到外圍設備高帶寬數(shù)據(jù)流傳輸應用的標準。圖1展示了嵌入式

9、系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的概念。  因為不可能有一種網(wǎng)絡交換技術(shù)可以滿足國防和航空嵌入式應用領域中所有的需求，所以業(yè)界各大特種計算機公司提出了分層（hierarchy）解決方案使用GbE作為平臺間網(wǎng)絡互聯(lián)，并且使用SRIO和PCIe作為底板總線交換網(wǎng)絡互聯(lián)。使用這種方式，國防和航空系統(tǒng)集成商可以在他們系統(tǒng)中應用交換結(jié)構(gòu)技術(shù)。  GbE，SRIO以及PCIe各有優(yōu)勢，如果將這些交換結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起應用于嵌入式軍用系統(tǒng)中，將形成功一種新的能強大的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過應用，主要的芯片，板子大量真實評估，以及主板整體設計，一種被稱為VPX新的高性能底板問世。無論客戶應用采用分布的、集中的，還是混合的網(wǎng)絡

10、拓撲結(jié)構(gòu)，這種存在多種網(wǎng)絡交換的計算平臺，允許用戶選擇最合適的網(wǎng)絡來滿足系統(tǒng)需求設計。  GbE可以應用于松散耦合系統(tǒng)的鏈接，SRIO, PCIe,或兩個結(jié)合使用適合于處理器，外圍設備以及板卡之間的緊密耦合通信簇。用戶可以使用1/10GbE交換網(wǎng)絡建立Intra-Platform Network(IPN)來有效的傳輸IPv4/v6信息包，用戶可以使用標準的電纜連接不同的系統(tǒng)，或者通過標準底板進行板子與處理器間傳輸（參看圖1）。SRIO更適用于組建網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的數(shù)字信號處理器應用，PCIe更適用于核心處理器到外圍設備的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸。  13B2.1高性能網(wǎng)絡1/10 Gbe

11、交換  以太網(wǎng)是目前最普遍的網(wǎng)絡技術(shù)。幾乎所有的網(wǎng)絡通信的起始和重點都有以太網(wǎng)連接。這種商業(yè)領域廣泛的應用正在影響軍用市場，找到某種方式將網(wǎng)絡中心引入加固國防應用市場。  Network Centric Warfare (NCW)學說的實現(xiàn)推動了高帶寬、高可靠的IP網(wǎng)絡的戰(zhàn)場通信的發(fā)展。隨著國防部對利用現(xiàn)有資源無縫連接到全球網(wǎng)絡的迫切需求，1-GbE網(wǎng)絡交換已經(jīng)成為鏈接機箱和鏈接板子，組建今天高帶寬IP平臺網(wǎng)絡的首選。  將來的技術(shù)轉(zhuǎn)向1/10Gbe網(wǎng)絡是很自然的事情，它是一種高速網(wǎng)絡的解決方案，足可以滿足日益增長的苛刻應用需求。為了滿足有效地在平臺資源間傳輸音頻

12、，視頻，控制及管理數(shù)據(jù)的需求，支持IPv4/v6的1/10 Gbe提供了統(tǒng)一的方法來進行標準數(shù)據(jù)傳輸。  通過簡單的在原來系統(tǒng)上增加交換機或PMC交換卡，在VME64x機箱里組建星型或雙-星型網(wǎng)絡來升級原有系統(tǒng)。采用VPX背板的新系統(tǒng)不僅可以允許1 GBE接口，還可以允許10 GBE接口通過背板路由，這樣很容易增加網(wǎng)絡帶寬。  對于高性能網(wǎng)絡，VPX系統(tǒng)采用類似于VME64X系統(tǒng)的集中交換結(jié)構(gòu)，（例如一個VPX交換/路由卡或者一個X/PMC交換卡）通過GbE連接機箱中的板子，機箱可以采用銅或者光介質(zhì)鏈接，組建分布式或集中式的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)（參看圖2）。 雖然有很多現(xiàn)行的GbE

13、標準，其中的最流行的幾個標準和特性包括：  1000BaseT，一般用于銅介質(zhì)背板進行板間或處理器間通信。1000BaseSX(1 Gb/s)一般用于光介質(zhì)傳輸。XAUI一般用于堆?；蛘咦鳛閿?shù)據(jù)干路的10 GbE交換卡。 每個GbE接口是10 Mb/s, 100 Mb/s,和1 Gb/s自適應, 或者通過鏈接代理得到多種速率，提供高性能連接。 以太網(wǎng)未來的標準將會發(fā)展到背板上支持802.3ap (一個信道的1000Base,四個信道的10GBaseKX4以及一個信道的10GBaseKR)。 新一代1/10 GbE交換芯片將很快投入市場，每個口運行速度可以在1,2.5,5,和10 Gb

14、/s。 優(yōu)化的1和10 GbE NIC芯片即將投入市場，它可以通過遠程直接內(nèi)存訪問(RDMA)和TCP卸載引擎（TOE)消除網(wǎng)絡瓶頸(舉例來說：一個10 GbE RDMA/TOE NIC芯片可以達到800-MBytes/s，并且占用最小的處理器周期進行大的數(shù)據(jù)傳輸)  由于采用RDMA和TOE技術(shù)減輕了1/10 GbE終端節(jié)點的瓶頸和TCP/IP協(xié)議握手所花費的處理器額外負載，使得GbE還可以應用到低延遲，高吞吐量和確定操作的嵌入式高性能聚合應用中。  在商業(yè)領域中，1 GbE 和10 GbE 能否迅速的應用到大多數(shù)主要的軍用平臺的決定因素，是降低成本提高性能。  

15、;14B2.2 串行RapidIO 發(fā)展壯大  SRIO, 高速串行交換結(jié)構(gòu)技術(shù)，正在多處理器信號處理應用例如雷達，聲納，自動目標識別以及信號智能等高性能數(shù)據(jù)傳輸扮演越來越重要的角色。SRIO綜合了許多的重要特性，使它比PCI Express和以太網(wǎng)更適合組建大量的處理器間通信的大型多處理器系統(tǒng)。采用傳統(tǒng)的StarFabric或者Race+連接技術(shù)構(gòu)造系統(tǒng)設計師們發(fā)現(xiàn)，他們的下一代產(chǎn)品如果使用基于SRIO產(chǎn)品開發(fā)會很容易成功。SRIO特性包括：  每組包括一個發(fā)差分兒送及一個接收差分兒（稱為一個信道）1.25,2.5,或者3.125 Gb/s信號速率，每個信道單方向最高可以

16、到312.5 Mbytes/s 每個SRIO口可以有一個或者四個信道， 每個口單方向最高的理論數(shù)據(jù)速度為1.25Gbytes/s 8B/10B編碼以，端對端封包CRC校驗 四級優(yōu)先權(quán) 采用消息和門鈴方式進行有效的處理器間通信。用于高可靠應用的冗余路由。  SRIO在建立多處理器系統(tǒng)時，與同類產(chǎn)品相比較有很多不同。SRIO為點對點通信設計，支持尋址模型，支持消息傳輸?shù)确绞酱_保高效、快速的數(shù)據(jù)傳輸。串行RapidIO系統(tǒng)可以構(gòu)造任意拓撲結(jié)構(gòu)，這對構(gòu)建變化多端的數(shù)據(jù)流DSP系統(tǒng)是非常重要的。  最近軍事及航空信號處理市場最重要的變化是VPX模塊格式的引入。VPX格式協(xié)議（包含VI

17、TA 46及附件VPXREDI/ VITA 48）利用現(xiàn)代高速串行接口的性能，建立了一個新的COST標準。VSO組織標準定義了VME-以及cPCI-兼容的3U-和6U-尺寸模型，使用當今高速串行網(wǎng)絡比如說SRIO的信號速度的現(xiàn)代背板連接器。VPX標準基于"核心網(wǎng)絡"連接器的概念，充當板間通信媒介，也就是我們常說的"交換串行背板"。在VPX中，核心網(wǎng)絡包含4個四信道 SRIO口。在SRIO 3.125 Gb/s的信號速率時，VPX板可以訪問5 Gbytes/s發(fā)送和5 Gbytes/s接收，總共10 Gbytes/s的通信帶寬。當前，幾個領先的嵌入式廠商包

18、括Curtiss-Wright已經(jīng)發(fā)布基于SRIO連接的VPX產(chǎn)品。標準的6U格式，參看圖3（研祥VPX-1811） 15B2.3 PCI Express: 高性能接口  PCIe接口普遍應用于商用桌面電腦，筆記本及服務器中。在大量PC應用中，PCIe的普及有助于降低PCIe交換芯片和PCIe外圍設備的成本。尤其最近，PCIe開始移植到先進的單板計算機和數(shù)字信號處理器模塊中，部署于軍用及航空應用設計中。由于在PC市場的普及，使得低成本成為優(yōu)勢，技術(shù)上說，PCIe確實是一種先進的連接技術(shù)。它的主要特性包括：  點對點通信：每個鏈接（點對點連接）可由1，2，4，8，16，或者3

19、2信道組成。 每個lane由一個傳輸和一個接收對兒組成，發(fā)信為2.5Gband，理論上數(shù)據(jù)速率為每信道每方向250Mbytes/s，或8信道總合數(shù)據(jù)速率為4 Gbytes/s。 每個數(shù)據(jù)位采用8B/10B編碼和每個信息包端對端CRC提供充分的錯誤校驗。 它的信息包承認協(xié)議，在錯誤時自動重發(fā)，提供端對端可靠數(shù)據(jù)傳輸不需要軟件控制。 數(shù)據(jù)流劃分優(yōu)先次序 它的物理層強制位不規(guī)則性來降低EMI（消除長序列1或者0，目的是消除長電平，強制方波） 它的電信號層采用了pre-emphasis/de-emphasis來優(yōu)化信號完整性，允許低印刷電路和接頭原料成本  商業(yè)PC市場出現(xiàn)了基于PCIe的各

20、種各樣的板子，這些基于PCIe的模塊的標準包括：  標準桌面PC的PCI Express卡 ExpressCard模塊將替代現(xiàn)今的PCMCIA。 PICMG 3.4 (PCIe on AdvancedTCA) PICMG EXP.0 (CompactPCI Express) PICMG AMC.1 (PCIe on Advanced Mezzanine Card) EPIC Express標準，來自PC/104 Consortium  由VITA標準組織(VSO)定義的，廣泛應用于嵌入式軍事/航空領域中，基于PCIe的模塊標準，以前發(fā)布了幾個版本。包括先前提及的VPX和VI

21、TA 42。VITA 42（也稱為VMC"交換Mezzanine卡"）是廣泛應用在VME和CompactPCI PMC格式的擴展。VITA42通過在模塊上增加兩個高速接頭，擴展了最初的PMC協(xié)議，VITA42.3補充協(xié)議定義了PCIe到新的XMC接頭的映射。這樣，兼容VITA42.3-主卡和mezzanine卡可以通過PCIe進行多個gigabyte/s交換數(shù)據(jù)，VITA42 可以應用于諸如高解析度圖像引擎和G sample/秒模擬的數(shù)據(jù)采集模塊等高級應用。  新的VPX模塊標準同樣采用了PCIe。圖4是代表性的VPX模塊，圖解了Tyco Multigig RT2

22、背板接頭和兩個VITA XMC插槽。   4B3. PowerPC處理器  如今國防和航空系統(tǒng)設計師們在選擇他們下一代DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時有著很多的選擇。DSP和通用處理器市場充斥著各種構(gòu)架的處理器，包括MIPs, X86, ARM和Power構(gòu)架等產(chǎn)品，他們擁有不同的性能、功率和價格。在眾多選擇中，Power構(gòu)架成為了能滿足軍用航空系統(tǒng)需求的少數(shù)處理器之一。為什么這個90年代初才引入的構(gòu)架能一直牢牢把握這個特殊市場呢？他未來還能一直領導這個市場嗎？Power構(gòu)架的演變過程瞄準嵌入式應用，一直保持低功率、高性能的特點。該構(gòu)架還將繼續(xù)演變，以適應未來更復雜的應用。 16

23、B3.1 Power構(gòu)架的演變 最初的PowerPC構(gòu)架是由蘋果，IBM和摩托羅拉公司共同研制的，他針對IBM公司的RISC(Power)構(gòu)架處理器進行了優(yōu)化和增強。雖然最早的PowerPC構(gòu)架針對桌面系統(tǒng)，但是他優(yōu)化了指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（ISAs），使其適用不同的應用。Book E是其ISA指令集之一，他是針對嵌入式市場設計的指令集。他只包括一條Book，性能和功耗在嵌入式應用市場是同樣的重要，該指令集很好的平衡了這兩者，使處理器能夠應用到A&D系統(tǒng)。從那時起，向量處理和電源管理的創(chuàng)新使得PowerPC構(gòu)架又演化成Power構(gòu)架，嵌入式系統(tǒng)設計師能夠平衡性能和功率因素。 AltVec單指令

24、多數(shù)據(jù)（SIMD）指令集是重要改進之一，并最終使其演化成Power構(gòu)架。這個擴展功能于1999年引入，AltVec作為MPC74xx處理器的一部分，蘋果公司的G4 Macintosh系列電腦采用了這款處理器。這個革命也為DSP世界帶來了突破，用戶除了專用DSP芯片有更多的選擇，因為AltVec技術(shù)使得處理器內(nèi)核進行向量處理。許多軍事應用要求支持浮點運算，AltiVec技術(shù)可以提供，因為富電源算比定點運算效率更高，但一般需要額外的硬件。軍事和航空應用不像一般的電子應用對成本非常敏感，這些應用對執(zhí)行效率和支持浮點運算提出更高的要求。有趣的是直到Power.Org官方將AltiVec寫進ISA2.0

25、.3發(fā)布版本，在這之前他從來就沒有作為PowerPC構(gòu)架的一部分。 表一 今天，對于很多航空和國防DSP應用，AltVec技術(shù)都是一種標準的實現(xiàn)方法。他支持多種實時操作系統(tǒng)。專用DSP芯片由于不支持標準的實時操作系統(tǒng)，采用專用DSP芯片比Power構(gòu)架技術(shù)編程更加困難。Power構(gòu)架允許系統(tǒng)集成師利用大量的第三方供應商提供的高級的工具。 Power構(gòu)架另外一個重要的優(yōu)點是低功耗。隨著需求的增長，要求在VME和VPX系統(tǒng)中有限空間內(nèi)部署更多的處理器，Power構(gòu)架技術(shù)開發(fā)商開始在一個芯片內(nèi)集成更多的處理器內(nèi)核。例如Freescalse的 MPC8641D雙核處理器就是這樣的處理器。雙核處理器可以

26、釋放出雙倍的性能，但與兩個單核處理器比較卻降低了電源消耗。將更多的功能集成到一個芯片，板子上芯片數(shù)量降低從而提高了可靠性和性能。這也節(jié)約了板子空間，要知道班子空間對軍事和航空設計師是非常重要的。另外，這樣可以解決更高級的系統(tǒng)功率，因為單個芯片更強大，集成更多的功能。  17B3.2 今天A&D應用的革命 Power構(gòu)架技術(shù)在不斷的演化，滿足SwaP（空間，重量和功率）日益增長的需求，適應雷達和信號處理等應用。我們可以發(fā)現(xiàn)Power構(gòu)架技術(shù)關(guān)鍵的改進在于包含多個內(nèi)存控制器。這些內(nèi)置的內(nèi)存控制器，降低了傳輸延遲，增加內(nèi)存總線的帶寬，從而提高了系統(tǒng)的速度。這在大量消耗DRAM開款的

27、DSP系統(tǒng)中非常重要，因為這樣的系統(tǒng)總是頻繁的從DRAM中讀數(shù)據(jù)，處理大量的輸入數(shù)據(jù)。當高性能內(nèi)核等待從內(nèi)存讀取輸入數(shù)據(jù)時是不工作的，此時沒有處理數(shù)據(jù)的能力。例如，研祥智能科技股份公司的VPX-1813引擎使用Power構(gòu)架技術(shù)的MPC8640D處理器。采用DDR3 內(nèi)存橋片，驅(qū)動125MHz DDR內(nèi)存接口，峰值2GB/s。最新的 VPX DSP引擎使用DDR2內(nèi)存，以兩倍速度運行，并且擁有兩個bank（Discovery III一個），這樣內(nèi)存速度提高了4倍。 隨著應用需求的不斷變化，圖像處理系統(tǒng)需要龐大的、可升級的多處理器系統(tǒng)。Power構(gòu)架技術(shù)與x86構(gòu)架處理器比較最大的優(yōu)點在于內(nèi)置支

28、持Serial RapidIO互聯(lián)技術(shù)。Serial RapidIO互聯(lián)不像GbE和PCIe互聯(lián)，他可以組建仲裁拓撲網(wǎng)絡。Serial RapidIO使用終端和交換模式，是一種真正的點到點多處理網(wǎng)絡技術(shù)。終端是處理器自己，他通過鏈接一個或多個Serial RapidIO交換器與其他終端通信。這些終端和交換器共同構(gòu)成Serial RapidIO網(wǎng)絡或互聯(lián)。 Serial RapidIO不像其他互聯(lián)技術(shù)，他不要求使用專門的拓撲結(jié)構(gòu)，這是非常靈活的，能夠組建很大的系統(tǒng)，最多可達65536個節(jié)點，這遠遠超出絕大多數(shù)COST系統(tǒng)需求。在多處理器應用中，理想的假定是系統(tǒng)中的處理器高速、平等的彼此互聯(lián)，沒有

29、一個處理器具有特殊屬性，不像PCI/PCI Express系統(tǒng)，有一個處理器作為根節(jié)點。MPC8641D的Serial RapidIO接口和支持Serial RapidIO的交換芯片，使得板子設計師采用新VPX(VITA46)標準發(fā)揮帶寬優(yōu)勢。  18B3.3展望Power構(gòu)架的未來 帶著嵌入式市場的背景，Power構(gòu)架在A&D市場已經(jīng)有了很長的歷史。Power.Org 組織于2004年被授權(quán)負責制定構(gòu)架的開放標準和規(guī)范，Power構(gòu)架技術(shù)的未來在很大程度上依賴于該組織。Power ISA 2.03已經(jīng)發(fā)布了，向廣大Power構(gòu)架的開發(fā)商和最終用戶提供了相應的路徑。 雖然系統(tǒng)

30、設計師在集成系統(tǒng)的過程中有很多的選擇，但是Power構(gòu)架具有許多關(guān)鍵性的優(yōu)點，這些優(yōu)點有助于簡化板子的設計，降低功耗，提高復雜DSP應用的帶寬。在過去，Power構(gòu)架技術(shù)是低功率、高性能處理器，廣泛用于國防、航空系統(tǒng)，它未來的發(fā)展是將向量處理，多內(nèi)存控制器以及Serial RapidIO等交換互聯(lián)技術(shù)結(jié)合在一起，形成一個高度集成的解決方案。它的發(fā)展還將為設計師們節(jié)省空間、降低重量和功耗，而這些恰恰是國防、航空系統(tǒng)的關(guān)鍵。可以預見，Power構(gòu)架在未來的國防、航空DSP設計中仍將是最重要的處理器構(gòu)架。  5B4. VPX與VME, VXS區(qū)別 很快迎來25周年的紀念，古老的VMEBus

31、仍然不斷演變以滿足當前和下一代系統(tǒng)的需求。VITA41協(xié)議在保留VME32/VME64同時擴展了交換網(wǎng)絡互聯(lián)。VITA46采用了一百多個串行I/O，取代了傳統(tǒng)的并行總線。VITA48增加了一些功能來實現(xiàn)二級維護，同時定義了液冷散熱。  由于新的嵌入式國防和航空應用的出現(xiàn)，對帶寬和散熱技術(shù)提出了更高的要求。為了滿足這些要求，近日開發(fā)出了新型主板結(jié)構(gòu)協(xié)議。其中三個最重要的新型協(xié)議是VITA 41 VMEbus Switched Serial Standard (VXS)，VITA 46和有關(guān)協(xié)議，以及VITA 48 Enhanced Ruggedized Design Implement

32、ation (ERDI)。  為了幫助系統(tǒng)用戶理解這些新協(xié)議獨特的優(yōu)勢和真實的差異，這里幫您比較一下他們多樣的特性并突出每一個協(xié)議想要解決的問題。系統(tǒng)用戶在選擇一個系統(tǒng)架構(gòu)時必須考慮的主要技術(shù)差異包括： 物理環(huán)境 處理器需求和系統(tǒng)內(nèi)帶寬 外部系統(tǒng)帶寬和連接 保存過去的研發(fā)成果以及未來驗證 技術(shù)實用性和成本  總的來看，我們需要特別關(guān)注背板連接。因為基本規(guī)范VME64X仍然是一個非常重要的技術(shù)并仍將使用很多年，我們也同樣需要檢驗如何建立一個VXS，VITA46，和VITA48系統(tǒng)并將其帶入VME64X。  19B4.1 廣泛使用的VME 以上所有的三種新協(xié)議都兼容老

33、的VME產(chǎn)品，這得用戶可以利用以前開發(fā)的主板和軟件，節(jié)約成本。 現(xiàn)今，VME總線技術(shù)在非常廣闊的領域內(nèi)應用，包括： 圖像(醫(yī)療，軍事) 工業(yè)控制 視頻處理 模擬器(飛行，導彈) 雷達/聲納 電子情報 任務計算機 電信系統(tǒng)  不同應用領域有不同的需求。雷達系統(tǒng)可能需要放置在風冷環(huán)境或者噴氣式戰(zhàn)斗機的前端。任務計算機可以簡單的收集、記錄多個1553接口的輸入，也可以接收多個前視紅外線(FLIR)圖像，分析并顯示在多功能顯示器上。電信系統(tǒng)可能需要所有的I/O在前面板，這樣系統(tǒng)可以背對背放置在設備架子上，也可能需要所有I/O連接走背板布線保證整潔的面板，這樣可以迅速確定系統(tǒng)中出問題的卡加以替

34、換。，從而降低平均返修時間(MTTR)。  在空氣流通或環(huán)境良好的環(huán)境中中，使用風冷1101.10機械協(xié)議。然而，在惡劣的環(huán)境，例如噴氣式戰(zhàn)斗機的前端需要使用導冷協(xié)議1101.2。  在系統(tǒng)內(nèi)部帶寬需求比較低時，協(xié)議VME總線就可以提供很好的解決方案。然而，當數(shù)據(jù)帶寬很高時，例如多視頻顯示系統(tǒng)，或者在多處理器間有高運算負載和數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)中，可以在VME總線主卡的J2連接器上增加二級數(shù)據(jù)總線例如RACEway，StarFabric或者SKYChannel來提供額外的帶寬。但是，這種方式占用了其他I/O的背板插針，例如PMC I/O，1553，串行通道，GigE，以及其他的I/

35、O協(xié)議。不幸的是，用戶沒有任何協(xié)議格式供參考，使用這些二級總線。  VITA 41，VITA 46和VITA 48協(xié)議為解決這些設計難題而制定的。然而，每個協(xié)議集中，解決這些I/O問題都有所不同。  20B4.2 VITA 41 VITA 41是為了滿足高速數(shù)據(jù)總線需求，為10 GigE，Serial RapidIO，PCI Express，和高級轉(zhuǎn)換連接等下一代高速串行互聯(lián)開發(fā)的協(xié)議。這些串行協(xié)議的共同特點是都可以運行在2 Gbps。在這樣的速度下，標準的VME總線連接器不能工作的。  與此同時，VITA 41特別注意了與老的VME硬件和老的VME主板的兼容問題

36、。VITA 41背板仍然采用J1和J2連接器作為傳統(tǒng)的VMEbus，不同的是它采用Tyco公司的7排RT2連接器代替原來的J0連接器。RT2連接器是一個高速差分連接器，提供30個差分對兒，其中16對兒作為高速連接定義。J0其它插針，其中一個針用于支持live insertion，剩下的保留將來使用(RFU)。  圖1展示了20插槽的背板，背板上擁有兩個交換卡。VITA 41卡采用一個中央交換調(diào)度（芯片）進行板間通信。16對差分信號被分為兩個雙向4信道串行端口。一個端口都連接VITA 41背板其中一個交換卡上，另一個解決連接到另一個交換卡上。這樣在其中一個集中交換模塊失效時，還有另一個

37、冗余通信路徑。  研祥智能科技股份有限公司可以提供VITA-41，用在客戶定制背板上。這可以滿足需要很高帶寬的應用，超出老的VME總線P0連接器2 Gbaud的限制。  圖1 21B4.3 VITA 46 VITA 46協(xié)議使用了類似又不盡相同的方式來解決帶寬問題（參看圖2）。相同之處在于它使用RT2連接器，但不同的是，所有連接器都使用RT2連接器，因此使得所有的連接都支持高速差分信號。VITA 46協(xié)議在J2定義了32個差分I/O對兒，而VITA 41值定義了16對兒。  這種結(jié)構(gòu)提供了一些很有趣的能力。VITA 41設計為雙冗余中央交換，而VITA 46允許用

38、戶設計出分布式的網(wǎng)狀交換系統(tǒng)，因此不會出現(xiàn)由于單獨路徑，或者模塊的失效而導致系統(tǒng)癱瘓的情況。圖2展示4個4信道端口連接到各個模塊。當每個信道運行在3.125 Gbaud時，每個端口的雙向帶寬為2.5 Gbps（由于8B/10B譯碼會有20%的占用）。網(wǎng)狀拓撲的優(yōu)勢在于能夠開發(fā)出更緊湊、占用更小空間的系統(tǒng)，因為不再需要VITA 41中的兩個中心交換槽了。  在嘗試提升VME總線模塊的帶寬能力過程中，VITA 41使用高速差分RT2連接器代替了VME總線J0連接器。然而，這導致了用戶I/O針的數(shù)量大大減少，從205減少到110。VITA 46通過替換VME總線J0和J1連接器，全部采用R

39、T2連接器，在圖2中表出。這樣做有很明顯的優(yōu)勢。最重要的優(yōu)勢是使用VITA46，用戶的I/O數(shù)量從VITA 41的110個針增加到272個針。并且，這272個針中有256個是自定義的高速差分對兒，每個的數(shù)據(jù)傳輸速率可達10 Gbps。  為了利用這些附加的用戶I/O針，VITA46.9定義了XMC和PMC用戶針的協(xié)議映射。（XMC和PMC User I/O Mapping for VITA 46）。 圖2 VITA 46還有一個超過VITA 41的優(yōu)勢。VITA 46其中的一個連接器P0，被設計為功能連接器。功能連接器連接電源，維護總線，和測試總線。電源支持：48 V 16 A 或者

40、12 V 32 A，作為高功耗卡的主電源。 5 V 16 A 作為低功耗卡的主電源 +12 V 2 A 作為模擬以及PMC電壓 12 V 2 A作為模擬和PMC電壓 3.3 V 2 A作為輔助電源使用  22B4.4 向后兼容 構(gòu)造有效率系統(tǒng)的插槽數(shù)越多，就需要更多用戶I/O，有多種向后兼容的方案。VITA 41和VITA 46都需要一個新的系統(tǒng)背板。VITA 41向后兼容的方案是使用傳統(tǒng)的VME卡，但不使用VME總線上的J0連接器：VITA41采用VME協(xié)議的J1和J2連接器與老的VME總線卡通信。在這點上兩個協(xié)議都是同樣的。而VITA46的方案是使用一個混合背板，允許老的VME總

41、線卡插入到系統(tǒng)中。圖3展示了混合背板，該背板有五個老的VME槽和5個VITA 46槽。在VITA 46混合背板上，VITA46連接器和老的VME總線間通信遵循VITA46.1（VITA 46的VMEbus總線映射）。 圖3 VITA41背板通過放棄VME總線J0連接器的方式，為老的VME卡提供兼容。如果老的卡使用J0連接器，VITA46背板必須要做一些修改，將老的VME總線模塊與VITA41模塊鏈接在一起。  23B4.5 3U VITA 46 VITA46背板擁有更多的插針數(shù)量，這一優(yōu)點特別使用在小型系統(tǒng)中。 老的的3U VME總線系統(tǒng)不提供任何背板用戶I/O。VITA46協(xié)議提供

42、給系統(tǒng)用戶3U解決方案，在VITA46 總線J1上給用戶提供網(wǎng)狀拓撲，允許用戶使用J2作為用戶I/O。  VITA46的J2采用的RT2查分連接器提供客戶72個用戶IO針。  24B4.6 VITA 48 VITA 48從本質(zhì)上來說，是一個板型協(xié)議，補充了VITA46協(xié)議的其他功能。它采用VITA 46協(xié)議相同的連接器，并提供所有相同的帶寬和用戶I/O。除此之外，VITA48定義了二級維護協(xié)議，通過利用頂蓋來保護模塊電路。它同樣定義了先進的制冷技術(shù)，例如液體循環(huán)制冷理論。  為了得到這些優(yōu)勢，VITA 48定義了每個模塊的槽間距為1" (從0.8&quo

43、t;增加到)。通過允許VITA 46模塊插入VITA48背板和機箱，來實現(xiàn)向后兼容。  25B4.7 總結(jié) 三個新出現(xiàn)的協(xié)議各自有各自的特點，來解決不同的系統(tǒng)需求。表1將這些特性列出。 VME總線適用于系統(tǒng)內(nèi)不帶寬要求不高的系統(tǒng)，他在將來的很多年都會繼續(xù)發(fā)展及應用。  VITA 41適合于需要比較高的系統(tǒng)內(nèi)部帶寬，同時不需要很多的背板I/O，系統(tǒng)物理空間也不受到限制的應用，這些系統(tǒng)多使用前面板I/O。  VITA 46適合于比較高的系統(tǒng)內(nèi)部和背板帶寬，同時在背板上需要大量的用戶I/O針。VITA 46非常適合于系統(tǒng)物理尺寸受到限制的應用，3U VITA 46可在背

44、板上提供用戶I/O，而VITA41和VME總線沒有。  VITA 48也同樣適合于比較高系統(tǒng)內(nèi)部和背板帶寬，需要大量的用戶I/O針的應用。然而，他的區(qū)別在于它為高功耗主板提供液體循環(huán)制冷機制。   6B5. 采用基于VPX總線的系統(tǒng)迎接航空任務計算應用的挑戰(zhàn) 任務計算應用要求背板構(gòu)架能夠在惡劣的軍事和航空環(huán)境中工作，并且能夠為不同的系統(tǒng)提供可靠平臺。最新的VPX背板標準使得系統(tǒng)集成商能夠在加固平臺上使用最最先進的技術(shù)。  在眾多加固的、開放的嵌入式計算模塊構(gòu)建應用中，航空任務計算應用無疑是系統(tǒng)集成商們最具挑戰(zhàn)的應用，任務計算機是軟件高度密集的系統(tǒng)，他必須

45、在惡劣的飛機工作環(huán)境下處理種類繁多的I/O，并提供可靠的操作。如今，系統(tǒng)集成商可以使用最新的VPX(VITA46)背板標準，利用現(xiàn)代的串行高速互聯(lián)通信，提供眾多高速I/O信號，實現(xiàn)這些目標。并且，VPX已經(jīng)成功的通過了復雜的環(huán)境認證過程。 26B5.1 任務計算的挑戰(zhàn) 無論是一個升級項目或是一個新的飛機系統(tǒng)，任務計算機都需要解決下面最常見的問題： 很多的I/O 通過配合多處理方案，提供強大的計算能力 有限的尺寸和重量限制 在惡劣的航空環(huán)境下工作 在電路板級支持二級維護的概念 要求支持多種I/O 很多I/O的需求 任務計算機需要連接大量的系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)傳感器（空速，高速，系統(tǒng)狀態(tài)），導航子系統(tǒng)，

46、敵我識別單元，雷達，導彈報警傳感器，電子戰(zhàn)傳感器，光電/紅外傳感器視頻，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)連，飛行人機界面輸入，座艙顯示，大容量存儲接口，以及一些其他的設備。事實上，復雜的任務計算機需要連接20-30個不同系統(tǒng)。這些不同的數(shù)據(jù)接口使用不同的電信號級（RS-422, MIL-STD-1553, Fibre Channel, Ethernet, ARINC-429, DVI, 用戶自定義高速接口等）。 RS-422和MIL-STD-1553等老的總線標準仍然在使用，與此同時，用于高分辨率數(shù)字視頻傳輸?shù)腄VI以及用于大容量存儲的Serial ATA等較新的標準，也越來越多的采用，使得信號速率到達multi-g

47、ibabit范圍內(nèi)。需要數(shù)以百計的I/O信號這些信號中1Gbps或者更大的數(shù)據(jù)吞吐率的I/O越來越多，這極大的沖擊著傳統(tǒng)的任務計算系統(tǒng)。所有的這些I/O信號需要散布在系統(tǒng)內(nèi)不同板級模塊中。為了避免在系統(tǒng)中增加額外的專用I/O模塊，板級I/O數(shù)量增長承受著巨大的壓力。 27B5.2多處理器方案滿足強大處理需求 現(xiàn)今，現(xiàn)代航空電子任務計算是一種軟件最復雜，嵌入式實時應用。操作飛行程序（Operational Flight Program, OFP）是由系統(tǒng)多功能屬性驅(qū)動的，極為復雜的程序，他涉及眾多工業(yè)領域，包括很多的數(shù)據(jù)源接收器，以及數(shù)百個處理任務。表一列出了主要的處理任務。 任務計算應用的復雜

48、性還在于涉及很多處理類型，他們包括： 需要在某個固定的時間進行周期處理，例如60MHz的顯示刷新率處理 需要進行異步的，基于需求的處理，例如處理飛行或數(shù)據(jù)鏈輸入 需要高計算量的處理，例如視頻處理 一些任務包含綜合的，有限狀態(tài)機邏輯 據(jù)估計，像F-16, F-18等先進飛機的OFP程序大小，其源代碼高達5百萬行。 28B5.3 系統(tǒng)的需求 進行這些處理需要多個處理器協(xié)調(diào)工作，OFP也必須拆成小的，易于管理的模塊，方便維護和升級。任務計算的工程師們必將引領面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)和用于數(shù)據(jù)共享的中間件的發(fā)展。圖一展示了任務計算機軟件用到的經(jīng)典軟件分層方法。這些軟件層次進一步增加了處理量，對于多處理解決方案

49、需要更強大的計算能力。 基于多處理解決方案，需要處理器間高效的通信手段，目前，通過在硬件層支持軟件層用到的邏輯中間件總線實現(xiàn)，如圖二所示。高性能，低延遲以及開放標準等特征也是受任務計算機開發(fā)工程師青睞的。這些特征可以通過在背板加入Serial RapidIO和Advanced Switching Interconnect（ASI）等互聯(lián)利用現(xiàn)代高速互聯(lián)技術(shù)，滿足工程師們的要求。  29B5.4 尺寸和重量的限制 無論是超音速戰(zhàn)斗機還是攻擊直升機，發(fā)送攻擊，超高的機動能力，任務計算機總是引領飛機在格斗范圍內(nèi)戰(zhàn)斗。這迫使系統(tǒng)集成師尋找能夠降低最終系統(tǒng)尺寸和重量的總線結(jié)構(gòu)。對于升級現(xiàn)有飛機

50、的電子設備，任務計算機必須采用傳統(tǒng)的空間尺寸來實現(xiàn)新功能，這個尺寸一般是ATR標準大小。 30B5.5 惡劣環(huán)境下的性能 除了處理眾多I/O，提供強大的處理能力，以及尺寸和重量限制外，系統(tǒng)集成師們設計的任務計算機必須在軍用戰(zhàn)術(shù)航空器中遇到的極端溫度，沖擊和振動的環(huán)境下仍能可靠的工作。振動一般在飛機是非常普遍的，他包括結(jié)構(gòu)振動，引擎振動，槍炮振動，直升機主要是螺旋槳旋轉(zhuǎn)振動，產(chǎn)生的總共隨機振動負載大約是20G RMS或者更高。這要求內(nèi)部的電路板與背板鏈接器鏈接足夠緊密。 貫穿整個可更換模塊的二級維護 一般認為，在整個生命周期內(nèi)維護一個復雜的武器系統(tǒng)需要的成本要比最初裝備成本高好幾倍。維護系統(tǒng)成本

51、的很大一部分是維修成本這不僅僅包括實際的維修，還包括返修運輸與備用件儲備的后勤保障成本。 在軍事服務中，通過直接在平臺上拆除和更換可插拔處理板、I/O板等系統(tǒng)模塊，減輕后勤保障負擔的方法逐漸成為主流思想。這消除了傳統(tǒng)的首先拆除系統(tǒng)級黑盒子，然后把它運回庫房以備后續(xù)更換可插拔電路板的一步驟。圍繞Line-Replaceable Modules (LRMs)這個概念設計出的系統(tǒng)，在LRM級儲備備用件，取代了傳統(tǒng)的在機箱級儲備備用件。儲備備用件的成本、數(shù)量和重量將會減少。 31B5.6 新VPX標準將會給我們帶來什么？ VPX標準為滿足客戶軍用、航空嵌入式計算系統(tǒng)的需要，支持系統(tǒng)級設計，他解決了任務

52、計算機應用面臨的諸多挑戰(zhàn)。 VPX背板結(jié)構(gòu)的主要元素包括： 基于Tyco公司開發(fā)的7排RT-2 MultiGiga連接器設計的高級連接器系統(tǒng)，他提供更多I/O，支持高速的串行鏈接，以及包含ESD（靜電）保護結(jié)構(gòu) 基于標準的0.8英寸厚度的3U和6U模塊兒 擴展結(jié)構(gòu)格式VPX-REDI(VITA-48)標準提供了一個頂蓋兒和一個底蓋兒，他與VPX與一起使得模塊應用二級維護環(huán)境 FPGA應用于流處理是很自然的選擇 輸入信號或圖像數(shù)據(jù)的高性能流處理，要求FPGA能夠進行可重配置（reconfigurable）計算，同時能夠進行系統(tǒng)及設計，并能解決成本問題。  7B6. FPGA應用于流處理

53、 許多軍事和航空應用都要求對實時數(shù)據(jù)流，或圖像數(shù)據(jù)流進行高速處理。I/O流處理一般包括濾波，信號調(diào)整，校驗和采集。雖然一些流處理應用采用專用ASIC芯片，但是他非常不靈活，并且需要很長的設計周期和昂貴的成本，所以不是一個理想的解決方案。此外，為了滿足處理需要，流處理應用一般需要解決系統(tǒng)問題，例如尺寸大小，重量，功率，開發(fā)周期，現(xiàn)場升級和重配置。 多計算系統(tǒng)一般采用具有靈活的通信網(wǎng)絡，基于該系統(tǒng)中的RISC或DSP處理器，用于流處理系統(tǒng)是很自然的選擇。但是，迫于系統(tǒng)成本的壓力，國防和航空客戶只能使用RISC或DSP處理器搭建他們的系統(tǒng)。而現(xiàn)代的FPGA擁有可重配置，很多的邏輯門數(shù)量，DSP單元和

54、內(nèi)置高速穿行口等優(yōu)點，使得客戶擁有更多的選擇。 32B6.1流處理系統(tǒng)的特點 在一些流處理應用中，除了有一些回饋信息需要從后期處理階段傳回前期處理階段，數(shù)據(jù)流動的主要方向還是單向流動。前期處理階段更接近DSP處理，而后期處理更接近于符號處理。處理類型的不同，每個處理階段使用的硬件有所區(qū)別，請參考表1 基于多計算系統(tǒng)的流處理是不同的。他包括I/O板（傳感器接口或模數(shù)轉(zhuǎn)換），F(xiàn)PGA處理板，用于浮點DSP運算和其他通用計算的四-PowerPC板，以及用于控制和設備I/O的單板計算機。請參考圖一。FPGA計算引擎通過專用的串行鏈接鏈接系統(tǒng)輸入設備。交換通信網(wǎng)絡鏈接不同的處理單元。 圖一  

55、表一 33B6.2使用 FPGA做前期處理 在流處理系統(tǒng)中，現(xiàn)代FPGA技術(shù)非常適合做前期處理。Xilinx Virtex-5提供了很大的用戶可用面積，專門的浮點DSP單元和高速串口。該FPGA采用65納米工藝，可以有效的減少漏電電流和靜態(tài)功率消耗。65納米工藝還減少了節(jié)點電容，并且采用1V核心電壓，這些都有助于減少動態(tài)功率消耗。 ExpressFabric結(jié)構(gòu)擁有增強的查找表（lookup table, LUT）結(jié)構(gòu)，該查找表結(jié)構(gòu)有6個輸入。DSP48E DSP塊，擁有25個18-bit乘法器，增強了FPGA浮點運算能力。這些乘法器可以排列成管道或瀑布結(jié)構(gòu)，增加不同濾波器算法的吞吐量。 該F

56、PGA的LXT版本擁有24條高速、低功耗的串行通道，速度從100Mbits2.3Gbit/s不等，支持很多高速串行I/O標準。此外，還提供Aurora和RapidIO協(xié)議的軟核，還包括千兆網(wǎng)和PCI Express使用的專用硬件模塊。 用于流處理應用的商用平臺可以利用Virtex-5 LXT系列的高級特性完成高速早期流處理。例如，基于雙LXT版本FPGA板子的高速串行口可以連接背板，子卡插槽，兩個FPGA，在這些I/O路徑間建立4個信道。每個FPGA使用18對兒（36針）離散LVDS信號鏈接鏈接背板，用于并行傳輸或自定義I/O。 板載多個SRAM和SDRAM bank，確保FPGA 應用能夠擁

57、有足夠的內(nèi)存帶寬用于存儲和訪問濾波器模塊，暫存運算數(shù)據(jù)等。當每個內(nèi)存映射成多口模式時，開發(fā)人員擁有很大的靈活進行并行或管道FPGA設計。 34B6.3將FPGA集成到系統(tǒng)中 這樣的FPGA節(jié)點用于前期流處理運算。當該節(jié)點物理上鏈接到包含DMA引擎的通信網(wǎng)絡時，F(xiàn)PGA節(jié)點缺乏通用處理器管理復雜數(shù)據(jù)傳輸?shù)撵`活性。 例如，DMA的建立和控制一般由外部的通用處理器節(jié)點進行處理。支持AltiVec功能的Power構(gòu)架（PowerPC）Freescale 8641D處理器，可以完成這些任務。初次還可以完成配置FPGA、快速重構(gòu)，處理器間同步任務、動態(tài)調(diào)整濾波系數(shù)等計算參數(shù)的功能。 其中許多任務經(jīng)過背面控

58、制總線，需要避免打斷SRIO總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流。這些功能一般通過操作系統(tǒng)或板級支持包(BSP)函數(shù)調(diào)用初始化?；蛘咄ㄟ^通信中間層進行初始化。 流處理應用中的中期和后期處理階段一般采用PowerPC通用處理器處理，板載PowerPC處理器，除了處理FPGA命令和控制任務，還可以類似四-DSP或單板機里的處理器節(jié)點，參與中后期處理。這些處理階段通常包含浮點向量計算，使用8641D中AltiVec單元進行處理。在這個體系中的板載PowerPC處理器都會得益于豐富的系統(tǒng)和中間軟件，用戶可以從復雜的集成工作解脫出來，通過抽象出硬件細節(jié)，開發(fā)出更簡化的應用程序代碼。 開發(fā)的加固的、商業(yè)板子滿足了流處理應用的需求，它采用6U VPX/VPX-REDI格式，板子上有兩塊LXT FPGA和一個雙核8641D PowerPC處理器（如圖二）。 圖二，研祥VPX-1811 當流處理應用使用這樣的板子時，一般是采用不間斷循環(huán)傳輸或者下一個可得處理器傳輸樣式，從FPGA向多處理系統(tǒng)中其他處理器發(fā)送數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA工具集提供驅(qū)動和軟件庫，管理這些復雜數(shù)據(jù)傳輸策略，以及節(jié)點配置，溫度和電流傳感器管理，總線訪問控制等板載功能接口，這個工具集還提供IP塊庫，仿真環(huán)境，BSP，算法庫和中間件等。 CHAMP-FX2的FXtoo