用于CompactPCI的高速连接器

本文作者:admin       点击: 2006-11-08 00:00
前言:
当数据传输率不断稳步提高时,技术已经相当完善的平行总线系统如PCI或CompactPCI也逐渐到达极限。要达到相应传输速率的惟一办法就是将平行数据传输转换成串行交换结构。在此状况下,PICMG定义了新的CompactPCI Express (cPCI Express)背板和子卡的标准,工业PXI系统联盟也在同样的情形下采用了PXI Express标准加上专属自动化和仪器具体方面的规范。PXI Express标准是结合了PCI Express的电气规格和CompactPCI的电机规格并加以优化应用在仪器仪表上。

与沿用至今的平行背板如VMEbus或CompactPCI结构不同,cPCI Express代表串行通信系统带交换构造的标准。数据传输是通过串行的点对点连接完成。此连接也称通道。每个通道包含两对差分信号,其中一对负责发送数据而另一对则负责接收数据(全双工操作)。这些通道可以捆起来以适应不同的性能要求——每个频率可有高达32个通道 (x1, x4, x8, x16, x32),而每个通道则可传输250 MByte/s。

CompactPCI Express规范(PICMG EXP.0 R1.0)定义了相应的3U/6U插槽系统的电气和机械性能要求。系统插槽(系统板)可容纳高达24个通道和4个PCI Express链接,即能达到每个方向的系统带宽6 GByte/s。周边的插槽可以容纳16通道/4 GByte/s(1型周边板)或8通道/2 GByte/s(2型周边板)。

CompactPCI Express也要求并定义了专用的高速连接器,可用于高速数据传输并确保理想的信号完整性。ERNI公司的ERmet ZD连接器被这种新标准选定。大量的模拟测试保证了信号在6.25 Gbit/s及更高速时可靠的传输(取决于整体的结构)。以ZD三排的连接器为例,25 mm长的连接器上排布了30对差分信号对。此外,因为其在朝插入卡中央所占的空间更少,电路板上还可以容纳插入式PMC模块或XMC夹层模块。ERmet ZD连接器目前已经被PICMG 2.20 和 PICMG 3.0 (ACTA)规范定义为其标准连接器。

为了满足高速应用及其对cPCI Express电源供应的需求,一块3U插槽卡上可排布2个ZD连接器和一个7针的电源模块,子卡上端所剩的空间却无法再容纳任何一种标准连接器。由于应用本身的多样化和插入卡的类型多(传统的PCI或PXI卡,新型附带或不带PXI的PCI Express卡、其他供货商的板卡、额外的背部I/O系列,等等),插拔一旦出现错误将会造成相当大的损坏。因此,I/O和周边电源供应都需要一个带键控的连接器方案。

最基本的解决方案是在背板上现有的ERmet B8模块加一个侧面墙体,键控则整合在这墙体中。配合的部分加在子卡上母连接器的侧面。带键控的eHM(加强版硬公制)连接器如56针的公连接器(40个信号针+16个额外的屏蔽针)和40个端子的母连接器就是这样开发的。键控包括每个连接器上的4个肋和另一连接器上相应的凹槽。公连接器上的插槽可以填满,同时免掉了母连接侧面相应的肋。两边因此能形成不同键控组合以提供不同的插拔组合。

CompactPCI Express规范定义了4种不同的周边插槽:其中之一是大家都很熟悉的CompactPCI插槽,另有两个专用于PCI Express,及一个由2型周边插槽和一个32-bit CompactPCI组合而成的插槽。在此组合插槽中可使用32-bit CompactPCI卡,CompactPCI Express或PXI卡。所有的模块都可以存取eHM连接器的额外信号,也就意味着所有的模块(包括一直使用至今的CompactPCI模块)原则上都可以使用热插拔及叫醒功能。这样,就有可能在新系统中继续使用现有的CompactPCI配置。

带两个ZD连接器的1型周边插槽总体上等同于一个系统槽,CPU组合可以在1型周边插槽里运行,前提条件是板上有一个非透明桥功能或能处理高级转换。操作可以在2链接和4链接的模式下进行,即4x4通道或1x8和1x16通道。必须要将背板的链接连上1x4通道,将第二个链接连上1x16通道则随意。

另一方面,2型周边插槽,只有一个ZD外加一个eHM连接器。电源完全由eHM连接器提供,这种类型的插槽,只有1个链接和1x4通道,2型插槽可以在1型插槽里面使用,反之则不行,因为2型插槽缺少供应电压所需的专用电源模块。