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CompactPCI Serial——新一代高速串行总线

艺玛电子科技上海

2015-09-23

导读：使用已知的机械特性和兼容 CompactPCI的开发特性,利用CPCI Serial和 CPCI PlusIO能够快速和低风险地进入最先进的高速串行系统世界中，打通一条创新所必需的“软”的迁移路径。

今天面临的挑战是什么？

铁路技术需要满足更高要求的安全性，可靠性和可用性。广泛使用的成熟CompactPCI并行总线架构已经达到其极限性能了。CompactPCI是基于已有二十年的并行总线架构和标准定义的连接器，这限制了可用带宽,最高只能接近于500Mbps。随着串行架构PCI Express在2003年赢得了PC世界的胜利，寻找能够支持并行总线的高集成度电子元器件变得非常困难，这些传统器件的性能和性能功耗比也不是最先进的了。现在，高性能和高效能系统几乎都建立在串行架构上，因此至少在新的开发中寻找最近的标准是非常重要的。

解决方案：成熟技术的演进

系统专家Elma提出了目前最先进的高速串行架构系统的兼容性迁移途径，如CompactPCI Serial 和 CompactPCI PlusIO 。

在早期阶段，铁路技术供应商依赖于模块化，基于国际标准的系统来实现，这种模块化系统架构能够更快，更便宜地实现需求，这被称为“商用货架式”系统(COTS)。PICMG继续使用了许多现有模块组件，确保在成熟的PICMG2.0技术发展中，最基本的机械特性参数得以保持或者至少有兼容性。

2009年，做为桥梁和过渡性技术的CompactPCI PlusIO(PICMG 2.30)出现了；它既支持传统的CompactPCI(32位版本)，还能通过一个UHM(Ultra Hard Metric)连接器，实现每差分连接对高达5Gbps的更高数据速率。自2011年以来,CompactPCI Serial(PICMG CPCI S.0)和高速“AirMax”连接器数据传输速率可达每差分连接对12Gbps。这就意味着最先进的第三代协议（PCI Express，SATA，USB）得到了很好的支持，并且为下一代协议预留了空间。和之前的CompactPCI一样，CPCI PlusIO和CPCI Serial定义为成熟的欧卡3U和6U规格，完全兼容以前的规格。

目前的趋势是日益增长的紧凑型系统和高能效的处理器，如英特尔Haswell，因此现在主要提供3U模块。在定义CompactCPI Serial时，PICMG特别强调了大量的自定应和特定应用的I/O信号。高达112 路差分对信号可用于3U系统，而6U系统甚至可以完全定义特定应用的I/O连接器。这意味着 “货架式”系统可以应用于几乎所有项目。系统集成商的经验可以帮助用户找到一个更快，更安全，更符合成本效益的最佳方案。

高成本效益系统可以不需要交换机

CompactCPI Serial系统也可以不用交换机，而是支持直接配置1个系统槽（主）和多达8个外设插槽（从）。外设插槽可以安装I/O卡或处理器卡。每槽最大功率可达3U系统60瓦，6U系统120瓦，以+12V为主电压，5伏为备用电压。

与“经典”的CompactCPI相比，编码键目前不是必需的，热插拔可选支持。

实践证明，现有的规格和强健的高速连接器可以实现一个机械特性不受影响（加固）的系统，在现有的架构下可以继续使用众所周知的散热方式（风冷，导冷和液冷）。支持的标准拓扑是全网状（以太网）和星型（PCI Express，SATA和USB）。开发人员可以设计系统从一个CPU板连接所有外设，或基于网络互连的多个单板计算机。

易迁移

CompactPCI PlusIO是一个过渡性标准，以3U的规格，使用一种混合背板支持传统的32位CompactPCI （并行）总线，包括匹配传统的外设卡和最多4个“快速”CompactPCI Serial外设卡。因此，它能够快速，可靠地应用新的串行技术，同时保持现有的关键部件作为外围设备。然而，带宽在这方面被限制了，因为CompactPCI PlusIO在和CompactPCI Serial外设卡的串行通信中只能提供1路 PCI Express 管道（Ultra Thin，x1）。此外，主机只有两路千兆以太网接口，只能支持Gen1和Gen2，最高达到5 Gbps。