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2002年3月13日，中國計算機行業(yè)學(xué)會(huì )PICMG/P.R.C.在信息產(chǎn)業(yè)部電子六所召開(kāi)了2002年首次年會(huì )。從事CompactPCI(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CPCI)總線(xiàn)工控機研究與設計工作的24位專(zhuān)家、學(xué)者和委員參加了會(huì )議。會(huì )上，專(zhuān)家們對CPCI總線(xiàn)工控機的現狀和應用前景展開(kāi)了熱烈的研討，一致認為CPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展成熟，開(kāi)始進(jìn)入廣泛應用階段。學(xué)會(huì )專(zhuān)家們還對國內自主研制的國產(chǎn)化CPCI總線(xiàn)工控機取得的成績(jì)給予了充分肯定，制定了"十五"期間國內CPCI工控機的發(fā)展戰略，并協(xié)調了個(gè)各委員單位的工作，為CPCI總線(xiàn)工控機在2002年的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎。 CPCI總線(xiàn)工控機之所以被業(yè)界所青睞，是因為其既具有PCI總線(xiàn)的高性能又具有歐洲卡結構的高可靠性，是符合國際標準的真正工業(yè)型計算機，適合在可靠性要求較高的工業(yè)、和軍事設備上應用。CPCI總線(xiàn)工控機定義了兩種板卡尺寸，3U(100mm×160mm)和6U(233mm ×160mm)，主要具有以下特點(diǎn)： ·標準歐洲卡尺寸，符合IEEE1101.1結構標準； ·氣密性、高密度2mm針－孔連接器，符合IEC－1076國際標準； ·板卡垂直地面安裝，利于散熱降溫； ·板卡正向安裝，反向拔出，四面固定； ·良好的抗振動(dòng)和沖擊特性； ·金屬前面板，便于安裝、固定和指示； ·現場(chǎng)I/O信號由板后通過(guò)針－孔連接器引出，彈性連接，抗腐蝕、抗振動(dòng)性能好； ·標準金屬機箱(鋁)，EMC、ESD性能好，抗干擾能力強； ·支持熱插拔和熱切換(HotSwap)； ·多處理器和多操作系統支持； ·無(wú)源母板，標準插槽，可擴展性和伸縮性能好； ·支持混合總線(xiàn)系統。 CPCI總線(xiàn)是一個(gè)開(kāi)放式、國際性技術(shù)標準，由PCI總線(xiàn)工業(yè)計算機制造商組織PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group)負責制定和支持。PICMG現有成員企業(yè)650個(gè)，其中主要包括PICMG China、Lucent Technologies、Motorola Computer Group、 National Instruments、PEP Modular Computers GmbH、Performance Technologies、Radisys Corporation、Siemens AG、Microsoft Corporation、Force Computers、Dy4 Systems、Hewlett－pack－ard、IBM、International Test Technologies、SBS Embedded Computers、Ziatech、Compaq Computer Corporation等。國際上研制工控機及其相關(guān)設備的著(zhù)名企業(yè)或公司幾乎都是PICMG的成員單位，具有廣泛的代表性。 1 CPCI總線(xiàn)工控機與VME總線(xiàn)工控機的共存 幾年前，業(yè)界普遍認為，隨著(zhù)CPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)的發(fā)展與應用，勢必影響或危及傳統VME總線(xiàn)工控機的生存。因此有人斷言，VME總線(xiàn)工控機即將消亡。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展。VME總線(xiàn)工控機經(jīng)過(guò)不斷地改革，也在尋求發(fā)展，在一定時(shí)期內，CPCI總線(xiàn)工控機和VME總線(xiàn)工控機還要共存，共同發(fā)展。但是被業(yè)界廣泛接受的新技術(shù)終究要代替舊的傳統技術(shù)，至于什么時(shí)候代替，只是個(gè)時(shí)間問(wèn)題�，F將CPCI總線(xiàn)與VME總線(xiàn)技術(shù)作個(gè)簡(jiǎn)單的比較。 從時(shí)間上來(lái)看，VME總線(xiàn)工控機誕生于1981年。20年來(lái)，在高性能的實(shí)時(shí)應用領(lǐng)域一直處于主導地位。然而，昔日先進(jìn)的總線(xiàn)架構，今天已經(jīng)發(fā)展到盡頭，失去了發(fā)展的空間。為了生存，從VME32，改進(jìn)到VME64、VME64x，直到VME320，但市場(chǎng)接受狀況并不理想。 對比之下，問(wèn)世于1995年11月的CPCI總線(xiàn)工控機，源于現在和將來(lái)十幾年內流行于桌面機的WIntel架構和PCI總線(xiàn)標準，是未來(lái)工控機發(fā)展的主流總線(xiàn)，是現代先進(jìn)技術(shù)的代表之一。 從CPU核心技術(shù)來(lái)看，VME總線(xiàn)工控機基于的是68K系列處理器，從68000到68060，68060已經(jīng)是68K發(fā)展的生命終點(diǎn)。Motorola從68K轉向了PowerPC，但PowerPC難遂人愿。所以Motorola公司及時(shí)調整了技術(shù)路線(xiàn)，兼并了美國Pro-log公司，成立了Motorola Computer Group，致力于高可用性(High Availability)CPCI總線(xiàn)工控機的研制。 從軟件來(lái)看，VME總線(xiàn)工控機因為沒(méi)有統一的軟件標準，所以其軟件研制環(huán)境是特定的，并依賴(lài)于硬件。軟件研制一直是VME總線(xiàn)工控機的最大弊端，為此客戶(hù)須付出高昂的費用和漫長(cháng)的研制周期。由于CPCI總線(xiàn)是與PCI總線(xiàn)兼容的開(kāi)放式架構，可以利于PC技術(shù)的軟件資源，產(chǎn)品研制周期短、成本低。 從總線(xiàn)速度上看，32位33MHz的CPCI總線(xiàn)最大傳輸速度為每秒132兆字節，64位33MHz的為每秒264兆字節，64位66MHz時(shí)的峰值速度可達每秒528兆字節；而32位的VME總線(xiàn)最大理論帶寬為40兆字節，實(shí)際僅能達到每秒15兆字節左右的傳輸速度。 CPCI總線(xiàn)工控機可以自動(dòng)識別板卡，并自動(dòng)配置系統資源，很容易實(shí)現即插即用；而VME總線(xiàn)工控機目前還做不到。 CPCI和VME一樣，都有豐富的I/O子板，如PMC和IndustryPack，借助于載板，很容易插入到系統中使用。 VXI總線(xiàn)(VME extension for Instrumentation)是基于VME的儀器儀表擴展總線(xiàn)；PXI總線(xiàn) PCI extension for Instrumentation)是基于CPCI的儀器儀表擴展總線(xiàn)。 CPCI/PXI總線(xiàn)是開(kāi)放式架構，VME/VXI是封閉式架構。封閉式架構已經(jīng)逐漸不再被市場(chǎng)所接受，這是業(yè)界的共識。從"封閉"走向"開(kāi)放"也是歷史的必然。 2 CPCI總線(xiàn)工控機主要產(chǎn)品現狀 國際上許多VME總線(xiàn)工控機大型制造商，如Motorola和Force Computers,皆斥巨資研制CPCI總線(xiàn)工控機。Motorola兼并STD總線(xiàn)工控機的主要制造商Pro-log，成立了摩托羅拉計算機事業(yè)部(Motorola Computer Group)，主要從事高可用性(High Availability)CPCI工控機的研制，同時(shí)繼續支持VME和STD總線(xiàn)工控機。MCG最新推出的基于PIII處理器的CPCI總線(xiàn)單板計算機為CPN5368和CPN5365，主要面向IP電話(huà)和電信；面向工業(yè)、軍事和航天設備的CPCI總線(xiàn)工控機平臺為CPN5350，PII-266/333MHz。英特爾(Intel)公司兼并了原最大的STD32總線(xiàn)工控機制造商Ziatech和VME總線(xiàn)工控機制造商Dialogic，主要從事CPCI總線(xiàn)工控機的研制和應用。Ziatech于2001年5月18日推出了基于PIII-500MHz的ZT5531和PIII-850MHz的ZT5521 CPCI總線(xiàn)工控機，主要針對電信和互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。Force Computers于2001年4月30日發(fā)布的CPCI總線(xiàn)工控機CPCI-735/736，CPU為PIII-700MHz。Radisys也于2001年5月21日推出了基于Intel 815E芯片組的CPCI工控機EPC-3325，支持PIII-600/866MHz。德國控創(chuàng )集團(Kontron Embedded Computers)在2002年初成立了北京辦事處，將其高性能的基于Intel Pentium III Processor-M 的CPCI產(chǎn)品引入了中國市場(chǎng)。日本的CPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)相對落后，ADTEK公司CPCI產(chǎn)品僅做到Pentium 75-233MHz。英國的CPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)也在迅速發(fā)展，其中BVM公司的CPCI產(chǎn)品主要采用AMD K6系列、奔騰系列和Cyrix MII系列處理器，速度達到500MHz�？傊�，經(jīng)過(guò)短短的五、六年，CPCI總線(xiàn)工控機的制造商已經(jīng)發(fā)展到了數百家，產(chǎn)品形成了系列化，市場(chǎng)發(fā)展迅速。Motorola和Force Computers都通過(guò)代理打入了國內市場(chǎng)，發(fā)展勢頭看好。 臺灣的CPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)相對比較先進(jìn)，有代表性的是研華、凌華、大眾、磐儀、立端等公司，產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始投放大陸市場(chǎng)。但需要在產(chǎn)品的系統性和配套性、價(jià)格及服務(wù)等因素上進(jìn)一步改進(jìn)，估計近幾年會(huì )得到迅速發(fā)展。北京康拓公司是大陸第一家自行研制和生產(chǎn)CPCI總線(xiàn)工控機的廠(chǎng)家，并有自己的創(chuàng )新點(diǎn)，在標準CPCI總線(xiàn)系統中，無(wú)縫嵌入了AT96(IEEE996)總線(xiàn)，在保證系統高性能、高可靠的同時(shí)，顯著(zhù)降低了成本和開(kāi)發(fā)難度，更有利于推廣和應用。產(chǎn)品CPU板從80186-16MHz、80386-80MHz、5x86-133MHz到PIII-600MHz、乃至超低功耗的片上系統(system-on-chip)-Crusoe TM5400-600MHz，已經(jīng)形成系列。配套I/O模板種類(lèi)齊全，組態(tài)軟件，金屬機箱，1+1冗余模塊化工業(yè)電源，提供了一步到位(One-Stop)的解決方案。國內主要從事CPCI總線(xiàn)工控機技術(shù)研究的單位還有華為、716所、707所和32所等，相信今年會(huì )有新產(chǎn)品不斷推向市場(chǎng)。 3 CPCI總線(xiàn)工控機的應用 1998年，美國Marconi公司采用開(kāi)放式架構CPCI工控機為美國空軍F16 Fighting Falcon戰斗機研制了第三代測試設備IAIS(Improved Avionics Intermediate Shop)。1990年的第二代IAIS采用的是VXI。 Alta Technology采用CPCI/VME混合系統，為部署在美國西南部的導彈測試基地研制測控設備。設備采集從各種電子對抗設施(ECM)傳來(lái)的數據，處理后，確定目標(如雷達)。 美國海軍正在將用于部署在China Lake和Pt. Magoo的QF4戰斗機上的VME總線(xiàn)工控機升級為CPCI總線(xiàn)工控機系統，以增強電子對抗能力。 Excalibur Systems Inc．將CPCI工控機系統用在了軍事運輸機C-17上。 在歐美，CPCI工控機取代VME工控機，逐漸應用在空防、海防和陸地軍事武器和航天地面測控設備上，如SBS Technologies的CR6 CPCI工控機系統等。 在國內，西安空軍工程大學(xué)采用北京康拓公司生產(chǎn)的APCI5094(5x86-133MHz) CPCI總線(xiàn)工控機系統研制成功了進(jìn)口戰斗機地面測試設備，并通過(guò)了總裝備部、空軍組織的產(chǎn)品鑒定。中國核動(dòng)力研究院設計院采用康拓公司的CPCI產(chǎn)品研制了"九五"重點(diǎn)攻關(guān)項目"核電站數字化反應堆保護系統"原理樣機，并通過(guò)了中國核工業(yè)集團公司組織的鑒定。"核電站反應堆保護系統"是核電站重要的安全系統，有較高的可靠性要求。這是國產(chǎn)化的工控機和國產(chǎn)化設備首次應用?quot;核保護裝置"上，推進(jìn)了核電站保護設備的國產(chǎn)化過(guò)程和相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。浙江紹興精工集團采用北京康拓公司生產(chǎn)的CPCI工控機系統研制成功了國產(chǎn)化先進(jìn)的"噴氣"紡織機。國產(chǎn)化的CPCI總線(xiàn)工控機在國內航天領(lǐng)域的《神通一號》衛星動(dòng)量輪地面測試系統、《風(fēng)云二號》氣象衛星自旋線(xiàn)路系統測試設備、《東方紅四號》通信衛星推進(jìn)系統地面測試設備中也得到了成功應用。在這以前，由于沒(méi)有國產(chǎn)高性能的工控機可用，我國衛星地面測試設備基本被進(jìn)口設備所壟斷，如VME總線(xiàn)和VXI總線(xiàn)測試設備，用價(jià)格驚人來(lái)形容毫不過(guò)分，同時(shí)國防信息安全也沒(méi)有保證。國產(chǎn)化的CPCI總線(xiàn)工控機在海軍、電力、鐵路、公路隧道等方面已經(jīng)有數十家用戶(hù)，產(chǎn)品已經(jīng)被市場(chǎng)認可，并正在繼續發(fā)展。 綜上所述，CompactPCI總線(xiàn)技術(shù)在軍工通訊領(lǐng)域得到成功應用之后，近幾年在工業(yè)自動(dòng)化總線(xiàn)型工控機領(lǐng)域中已獲得突破性進(jìn)展。北京康拓公司2001年11月研制成功的采用CompactPCI總線(xiàn)和AT96總線(xiàn)雙總線(xiàn)結構的《APCI5000系列工控機》，已經(jīng)通過(guò)航天科技集團組織的新產(chǎn)品技術(shù)成果鑒定會(huì )，標志著(zhù)中國有了自己的CompactPCI總線(xiàn)工控機平臺。這從技術(shù)水平上提高了我國企業(yè)進(jìn)入WTO以后的市場(chǎng)競爭力，對我國傳統產(chǎn)業(yè)升級改造和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，都具有十分積極的作用，對提高我國的國防實(shí)力都具有十分重要的意義。隨著(zhù)人們對CPCI總線(xiàn)工控機認識的深入，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和思想的解放，CPCI總線(xiàn)工控機以其系統的開(kāi)放性、軟件硬件的標準化、高性能和高可用性，必將在可靠性要求很高的工業(yè)和國防領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應用，為實(shí)現國家"信息化帶動(dòng)自動(dòng)化"的目標，作出應有貢獻。 |
