VPX系统常识

VPX总线是VITA(VME International Trade Association, VME国际贸易协会)组织于2007年在其VME总线基础上提出的新一代高速串行总线标准。VPX总线的基本规范、机械结构和总线信号等具体内容均在ANSI/VITA46系列技术规范中定义。

概述

VPX总线来源于VME总线,而VME总线诞生于30年前,结合了Motorola公司Versa总线电气标准和欧式卡机械封装标准,是一种开放式架构,在工业控制、信号处理和国防领域中得到了广泛应用。

但VME总线毕竟是30年前的技术,随着业界对总线技术传输带宽要求不断提高,VME总线渐渐显露弊端。为此,VITA也先后推出VME64、VME64x、VME320等升级版本,遗憾的是,市场反应并不太理想。直到VPX总线出现,才彻底扭转了这个局面。

总线结构

VPX总线采用高速串行总线技术替代了VME总线的并行总线技术。VPX总线引入了目前最新串行总线技术,例如:RapidIO、PCI-Express和万兆以太网等,支持更高的背板带宽。VPX核心交换可以提供32对差分对,每对差分对理论上可以提供10Gbps的数据交换能力,一个VPX模块理论上最高可以提供8GByte/s的数据交换能力。

VPX总线还采用交换式结构替代VME的主控式结构。交换式结构使得系统整体性能不在受主控板的限制,提高了系统的整体性能。同时,在交换式结构下,处理器可以在任意的时间发送数据,而不需要等待总线后才发起传输,特别适合多处理器系统

高速连接器

VME总线与VPX最重要的一个不同就是VPX总线采用了Tyco公司开发的新一代7排MultiGig RT2连接器。MultiGig RT2连接器性能优异,不仅特性阻抗可控,插入损耗低,而且在传输速率高达6.25Gbps时,串扰仍小于3%。MultiGig RT2连接器连接紧密而坚固,可以在军事和航空航天等恶劣环境中应用。

VPX标准在结构上仍然使用欧卡3U和6U尺寸。6U VPX板卡上定义1个8列7行RT2连接器P0和6个16列7行RT2连接器P1~P6。其中,P0为公用连接器,提供了维护管理总线、测试总线和电源信号;P1提供了32对差分对信号和8个单端信号;P1~P6为用户自定义,既可以定义为差分信号,也可以定义为单端信号。3U VPX板卡只有6U VPX板卡中P0至P2三个连接器。

电源与散热

VPX总线提升了电源供电能力,5V最高可提供115W功率,12V提供384W,48V提供768W。在VME总线的一个插槽内,使用5V电源只能提供最大90W的功率,而VPX总线仅5V电源就能提供115W功率,12V和48V电源更能提供384W和768W的功率。如此大功率的电源供给,使得VPX子卡可以集成更多的模块,也使得VPX总线架构的散热问题更加严重。因此,VPX总线提供了空气散热、金属传导散热和液体散热共三种散热方式,很好的解决了VPX的散热问题。

随后的时间里,VITA组织又对VPX标准做了一些升级,比较重要的有两个:一是VITA48,即VPX-REDI,主要是对散热和结构加固等方面做了新的定义,以满足军事和航空航天领域严酷的应用环境;二是VITA65,即OpenVPX,主要解决了不同厂商对P2至P6定义不同而不兼容的问题,其在VPX规范基础上重新定义了系统兼容框架,是一个系统级标准。VPX总线也因上述优点和不断的更新升级,成为最具有发展潜力的总线技术


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