CPCI總線在數字化電臺中的設計

　隨著現代軍事通信技術的進步，數字化短波電臺逐步往嵌入式、模塊化的方向發展。CPCI總線作為一種新興的總線技術，在短波電臺的模塊化設計上具有重要的應用價值，可以較大程度地提高數字化短波電臺的可靠性和保障性。

CPCI總線架構
CPCI規范是由PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturer’s Group，PCI工業計算機制造商聯盟）制定的一種新的開放工業計算機標準，用于工業和嵌入式應用。它定義了更加堅固耐用的PCI版本，在電氣、邏輯和軟件功能等方面，與PCI標準完全兼容。

CPCI全稱Compact PCI，簡單的說就是PCI specification（PCI電氣規范）加上rugged Eurocard packaging（歐式卡）結構。CPCI模塊以插卡的方式安裝在機箱內的支架上，并采用垂直方向通風散熱，具有更好的散熱性和抗震動性。這樣，在CPCI系統中就可采用在臺式機中廣泛使用的高性能PCI技術，降低了新技術的使用成本，系統的整體性能得以提升。而且，基于PCI技術的豐富軟件工具，也使得用戶在使用中更加便捷。同時，歐式卡結構使得系統的可靠性進一步提高。另外采用IEEE 1101.11后端輸出方式，使得對系統的維護更加方便快捷，大大縮短了系統的平均維護時間。

CPCI系統背板和CPCI板卡采用的是標準2mm高密度氣密性針孔連接器，板卡的尺寸分3U（100mm×160mm）和6U（160mm×233mm）兩種，3U的系統只提供32位/64位的PCI系統總線，6U的系統除了提供32位/64位的PCI系統總線外，還有多達315線的用戶定義輸入/輸出線，非常適用于數字化短波電臺的模塊化設計應用。CPCI總線具有極高的性能，其主要特點是：

（1）具有地址數據多路復用的高性能32位或64位的同步總線。總線引腳數目和部件數量少（對于總線目標設備只有47根信號線，對于主設備最多只有49根信號線），降低了成本及布線復雜度。

（2）CPCI局部總線在33MHz總線時鐘、32位數據通路時，可達到峰值132Mb/s的帶寬；在33MHz總線時鐘，64位數據通路時可達到峰值264Mb/s的帶寬；在66MHz主頻時，對于32位數據通路和64位數據通路帶寬的峰值，可分別達到264Mb/s或528Mb/s的帶寬；CPCI總線還有線性突發傳輸功能，保證了滿載的高速傳輸。

（3）隱蔽的總線仲裁，減小了仲裁開銷。

（4）極小的存取延時，采用總線多主控和異步數據轉移操作。

（5）CPCI提供的數據和地址奇偶校驗功能，保證數據完整性和準確性。

（6）CPCI總線與CPU和時鐘頻率無關，它能支持多個外設，設備間通過局部總線可以完成數據快速傳遞，從而很好地解決數據傳輸的瓶頸問題。

（7）對CPCI擴展卡及元件，能夠自動配置，實現設備的即插即用。

從結構上看，CPCI總線的特點表明它是一種理想的系統交換平臺的載體，能提供高傳輸帶寬，同時能夠保證數據完整性和準確性；能夠支持多外設，很好地適應了系統可擴展性的要求；采用的是PCI總線操作規程，很好地適應了一般的PCI擴展元件，降低了開發難度；獨特的引腳及外圍電路設計集連接緊密牢固、抗干擾、易更換、熱插拔等優點于一身。背板是CPCI總線架構的基礎，它為CPCI總線交換提供物理連接、電路保證。CPCI背板有8個插槽，其中一個為系統板插槽（system slot），其他7個為外設板插槽（peripheral slot），像這樣一個系統插槽外帶7個外設插槽的單元稱為一個CPCI段（CPCI segment）。系統插槽提供總線仲裁、時鐘分配和整個CPCI段的重新啟動等功能，系統插槽要通過管理每塊外設插槽上板卡的IDSEL信號來完成整個系統的初始化；外設插槽上可以安放簡單的接口板、智能從屬裝置（intelligence slave）或PCI總線控制裝置（PCI master）。

CPCI總線接口設計
為了提高數字化短波電臺的數據處理能力，可以為其配置ETX嵌入式計算機模塊。雖然ETX嵌入式計算機模塊定義了符合PCI規范的CPCI總線，但由于如上所述的電氣負載的原因，對于PCI/CPCI總線而言，如果總線上連接過多的電氣負載或設備，總線將不能正常工作。在不擴充總線的情況下，標準PCI總線的驅動能力是驅動4個PCI插槽，而CPCI控制器模塊要求驅動7個儀器模塊。因此，即使采用PCI插卡到CPCI插座的物理結構轉換后，嵌入式計算機模塊的PCI總線主橋路仍然不能直接驅動CPCI總線。所以在設計數字化短波電臺的CPCI總線時，需要在ETX嵌入式計算機的CPCI總線和CPCI機箱底板的CPCI總線之間引入了PCI-PCI橋接設備。