基于ATCA的高性能測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)研究

　　二、基于ATCA的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)

　　ATCA標(biāo)準(zhǔn)包括核心核心規(guī)范和輔助規(guī)范，ATCA核心規(guī)范即PICMG 3.0，核心規(guī)范中定義了機(jī)械結(jié)構(gòu)、電源分配、散熱管理和系統(tǒng)管理。各自的電氣連結(jié)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)因基于特定傳輸?shù)男枨蠖槐M相同。ATCA的所有傳輸模式都是構(gòu)架在高可靠度的系統(tǒng)之上，故不會(huì)因?yàn)閱吸c(diǎn)故障而導(dǎo)致傳輸?shù)陌c瘓。多傳輸模式的選擇使得控制和數(shù)據(jù)傳輸分離, 而每種傳輸類型又可被區(qū)分為單個(gè)獨(dú)立的傳輸。

　　輔助規(guī)范PICMG 3.1- PICMG 3.5定義了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間連接的協(xié)議，其中PICMG 3.1是千兆以太網(wǎng)和光纖傳輸，PICMG 3.2是InfiniBand傳輸，PICMG 3.3是StaRFabric傳輸，PICMG 3.4是PCI-E傳輸，PIC3.5是RapidIO傳輸。輔助規(guī)范中除了PICMG 3.1包括ISO定義的7層協(xié)議，其它可視為3層體系結(jié)構(gòu)，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和事務(wù)層。物理層采用低電壓差分信號(hào)LVDS，為了平衡直流分量和減少 EMI，物理層采用8b/10b編碼，因?yàn)檩o助規(guī)范的物理層相同，因此同一個(gè)ATCA機(jī)箱中可插入支持不同輔助規(guī)范的功能刀片。

　　傳統(tǒng)的VXI、PXI測(cè)試總線基于共享總線結(jié)構(gòu)，而ATCA基于高級(jí)交換框架結(jié)構(gòu)，技術(shù)上的革新導(dǎo)致了數(shù)據(jù)吞吐量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性都有不同等級(jí)的提升。傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)通常由控制計(jì)算機(jī)（控制器）、零槽控制器和多個(gè)模塊化儀器組成。 ATCA系統(tǒng)基于交換架構(gòu)，控制器和模塊化儀器之間通過交換刀片交互數(shù)據(jù)，另外，模塊化儀器之間也可以通過交換刀片交互數(shù)據(jù)，從組件在測(cè)試系統(tǒng)中充當(dāng)?shù)慕巧珌砜?，ATCA中交換刀片的作用類似于傳統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)中的零槽控制器。

　　交換架構(gòu)除了雙星型外，還可采用全網(wǎng)狀互連。全網(wǎng)狀互連增加了數(shù)據(jù)交換的帶寬，但增加了測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度和成本，另外測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換吞吐量需求要低于電信應(yīng)用，因此雙星型互連的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常適合測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用。

　　上圖給出了一個(gè)典型的基于ATCA架構(gòu)的測(cè)試系統(tǒng)，刀片互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為雙星型，系統(tǒng)中包括2個(gè)交換刀片、1個(gè)處理器刀片、4個(gè)數(shù)字化儀刀片和2個(gè)高速存儲(chǔ)刀片。處理器刀片通常由多個(gè)Intel處理器組成，以增加多任務(wù)處理性能，平臺(tái)軟件運(yùn)行于處理器刀片上。交換刀片是ATCA的核心所在，應(yīng)承載ATCA的一個(gè)輔助規(guī)范，交換刀片能夠提供不同的質(zhì)量服務(wù)等級(jí)Qos，以滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（如圖像、語音業(yè)務(wù)）的數(shù)據(jù)交換需求。

　　綜上，ATCA體現(xiàn)了開放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可擴(kuò)展、可重構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，ATCA的靈活性、穩(wěn)定性、互操作性、可管理性以及計(jì)算性能都有不同等級(jí)的得到提升。它的采用使自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)入一個(gè)嶄新階段，完全解決了高速測(cè)試領(lǐng)域和相關(guān)軍事應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸問題，因此開展此項(xiàng)技術(shù)研究能夠進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)防工業(yè)試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)發(fā)展，能解決未來型號(hào)對(duì)試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)的高速傳輸要求及電子戰(zhàn)技術(shù)所需I/O技術(shù)，從根本上解決航天器和武器裝備測(cè)試系統(tǒng)控制、通信、數(shù)據(jù)傳輸、存貯、處理等應(yīng)用需求。