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2002年3月13日，中國(guó)計(jì)算機(jī)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CPCI)總線工控機(jī)研究與設(shè)計(jì)工作的24位專家、學(xué)者和委員參加了會(huì)議。會(huì)上，專家們對(duì)CPCI總線工控機(jī)的現(xiàn)狀和應(yīng)用前景展開(kāi)了熱烈的研討，一致認(rèn)為CPCI總線工控機(jī)技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展成熟，開(kāi)始進(jìn)入廣泛應(yīng)用階段。學(xué)會(huì)專家們還對(duì)國(guó)內(nèi)自主研制的國(guó)產(chǎn)化CPCI總線工控機(jī)取得的成績(jī)給予了充分肯定，制定了"十五"期間國(guó)內(nèi)CPCI工控機(jī)的發(fā)展戰(zhàn)略，并協(xié)調(diào)了個(gè)各委員單位的工作，為CPCI總線工控機(jī)在2002年的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 CPCI總線工控機(jī)之所以被業(yè)界所青睞，是因?yàn)槠浼染哂蠵CI總線的高性能又具有歐洲卡結(jié)構(gòu)的高可靠性，是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的真正工業(yè)型計(jì)算機(jī)，適合在可靠性要求較高的工業(yè)、和軍事設(shè)備上應(yīng)用。CPCI總線工控機(jī)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(biāo)準(zhǔn)歐洲卡尺寸，符合IEEE1101.1結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)； ·氣密性、高密度2mm針－孔連接器，符合IEC－1076國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)； ·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(xiàn)場(chǎng)I/O信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)金屬機(jī)箱(鋁)，EMC、ESD性能好，抗干擾能力強(qiáng)； ·支持熱插拔和熱切換(HotSwap)； ·多處理器和多操作系統(tǒng)支持； ·無(wú)源母板，標(biāo)準(zhǔn)插槽，可擴(kuò)展性和伸縮性能好； ·支持混合總線系統(tǒng)。 CPCI總線是一個(gè)開(kāi)放式、國(guó)際性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由PCI總線工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商組織PICMG(PCI Industrial Computer Manufacturers Group)負(fù)責(zé)制定和支持。PICMG現(xiàn)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(guó)際上研制工控機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的著名企業(yè)或公司幾乎都是PICMG的成員單位，具有廣泛的代表性。 1 CPCI總線工控機(jī)與VME總線工控機(jī)的共存 幾年前，業(yè)界普遍認(rèn)為，隨著CPCI總線工控機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，勢(shì)必影響或危及傳統(tǒng)VME總線工控機(jī)的生存。因此有人斷言，VME總線工控機(jī)即將消亡。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展。VME總線工控機(jī)經(jīng)過(guò)不斷地改革，也在尋求發(fā)展，在一定時(shí)期內(nèi)，CPCI總線工控機(jī)和VME總線工控機(jī)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(tǒng)技術(shù)，至于什么時(shí)候代替，只是個(gè)時(shí)間問(wèn)題。現(xiàn)將CPCI總線與VME總線技術(shù)作個(gè)簡(jiǎn)單的比較。 從時(shí)間上來(lái)看，VME總線工控機(jī)誕生于1981年。20年來(lái)，在高性能的實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域一直處于主導(dǎo)地位。然而，昔日先進(jìn)的總線架構(gòu)，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(duì)比之下，問(wèn)世于1995年11月的CPCI總線工控機(jī)，源于現(xiàn)在和將來(lái)十幾年內(nèi)流行于桌面機(jī)的WIntel架構(gòu)和PCI總線標(biāo)準(zhǔn)，是未來(lái)工控機(jī)發(fā)展的主流總線，是現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的代表之一。 從CPU核心技術(shù)來(lái)看，VME總線工控機(jī)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(zhuǎn)向了PowerPC，但PowerPC難遂人愿。所以Motorola公司及時(shí)調(diào)整了技術(shù)路線，兼并了美國(guó)Pro-log公司，成立了Motorola Computer Group，致力于高可用性(High Availability)CPCI總線工控機(jī)的研制。 從軟件來(lái)看，VME總線工控機(jī)因?yàn)闆](méi)有統(tǒng)一的軟件標(biāo)準(zhǔn)，所以其軟件研制環(huán)境是特定的，并依賴于硬件。軟件研制一直是VME總線工控機(jī)的最大弊端，為此客戶須付出高昂的費(fèi)用和漫長(zhǎng)的研制周期。由于CPCI總線是與PCI總線兼容的開(kāi)放式架構(gòu)，可以利于PC技術(shù)的軟件資源，產(chǎn)品研制周期短、成本低。 從總線速度上看，32位33MHz的CPCI總線最大傳輸速度為每秒132兆字節(jié)，64位33MHz的為每秒264兆字節(jié)，64位66MHz時(shí)的峰值速度可達(dá)每秒528兆字節(jié)；而32位的VME總線最大理論帶寬為40兆字節(jié)，實(shí)際僅能達(dá)到每秒15兆字節(jié)左右的傳輸速度。 CPCI總線工控機(jī)可以自動(dòng)識(shí)別板卡，并自動(dòng)配置系統(tǒng)資源，很容易實(shí)現(xiàn)即插即用；而VME總線工控機(jī)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(tǒng)中使用。 VXI總線(VME extension for Instrumentation)是基于VME的儀器儀表擴(kuò)展總線；PXI總線 PCI extension for Instrumentation)是基于CPCI的儀器儀表擴(kuò)展總線。 CPCI/PXI總線是開(kāi)放式架構(gòu)，VME/VXI是封閉式架構(gòu)。封閉式架構(gòu)已經(jīng)逐漸不再被市場(chǎng)所接受，這是業(yè)界的共識(shí)。從"封閉"走向"開(kāi)放"也是歷史的必然。 2 CPCI總線工控機(jī)主要產(chǎn)品現(xiàn)狀 國(guó)際上許多VME總線工控機(jī)大型制造商，如Motorola和Force Computers,皆斥巨資研制CPCI總線工控機(jī)。Motorola兼并STD總線工控機(jī)的主要制造商Pro-log，成立了摩托羅拉計(jì)算機(jī)事業(yè)部(Motorola Computer Group)，主要從事高可用性(High Availability)CPCI工控機(jī)的研制，同時(shí)繼續(xù)支持VME和STD總線工控機(jī)。MCG最新推出的基于PIII處理器的CPCI總線單板計(jì)算機(jī)為CPN5368和CPN5365，主要面向IP電話和電信；面向工業(yè)、軍事和航天設(shè)備的CPCI總線工控機(jī)平臺(tái)為CPN5350，PII-266/333MHz。英特爾(Intel)公司兼并了原最大的STD32總線工控機(jī)制造商Ziatech和VME總線工控機(jī)制造商Dialogic，主要從事CPCI總線工控機(jī)的研制和應(yīng)用。Ziatech于2001年5月18日推出了基于PIII-500MHz的ZT5531和PIII-850MHz的ZT5521 CPCI總線工控機(jī)，主要針對(duì)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總線工控機(jī)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(jī)EPC-3325，支持PIII-600/866MHz。德國(guó)控創(chuàng)集團(tuán)(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(guó)市場(chǎng)。日本的CPCI總線工控機(jī)技術(shù)相對(duì)落后，ADTEK公司CPCI產(chǎn)品僅做到Pentium 75-233MHz。英國(guó)的CPCI總線工控機(jī)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(dá)到500MHz。總之，經(jīng)過(guò)短短的五、六年，CPCI總線工控機(jī)的制造商已經(jīng)發(fā)展到了數(shù)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)，發(fā)展勢(shì)頭看好。 臺(tái)灣的CPCI總線工控機(jī)技術(shù)相對(duì)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(tǒng)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(jì)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總線工控機(jī)的廠家，并有自己的創(chuàng)新點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)CPCI總線系統(tǒng)中，無(wú)縫嵌入了AT96(IEEE996)總線，在保證系統(tǒng)高性能、高可靠的同時(shí)，顯著降低了成本和開(kāi)發(fā)難度，更有利于推廣和應(yīng)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(tǒng)(system-on-chip)-Crusoe TM5400-600MHz，已經(jīng)形成系列。配套I/O模板種類齊全，組態(tài)軟件，金屬機(jī)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(guó)內(nèi)主要從事CPCI總線工控機(jī)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總線工控機(jī)的應(yīng)用 1998年，美國(guó)Marconi公司采用開(kāi)放式架構(gòu)CPCI工控機(jī)為美國(guó)空軍F16 Fighting Falcon戰(zhàn)斗機(jī)研制了第三代測(cè)試設(shè)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(tǒng)，為部署在美國(guó)西南部的導(dǎo)彈測(cè)試基地研制測(cè)控設(shè)備。設(shè)備采集從各種電子對(duì)抗設(shè)施(ECM)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，處理后，確定目標(biāo)(如雷達(dá))。 美國(guó)海軍正在將用于部署在China Lake和Pt. Magoo的QF4戰(zhàn)斗機(jī)上的VME總線工控機(jī)升級(jí)為CPCI總線工控機(jī)系統(tǒng)，以增強(qiáng)電子對(duì)抗能力。 Excalibur Systems Inc．將CPCI工控機(jī)系統(tǒng)用在了軍事運(yùn)輸機(jī)C-17上。 在歐美，CPCI工控機(jī)取代VME工控機(jī)，逐漸應(yīng)用在空防、海防和陸地軍事武器和航天地面測(cè)控設(shè)備上，如SBS Technologies的CR6 CPCI工控機(jī)系統(tǒng)等。 在國(guó)內(nèi)，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總線工控機(jī)系統(tǒng)研制成功了進(jìn)口戰(zhàn)斗機(jī)地面測(cè)試設(shè)備，并通過(guò)了總裝備部、空軍組織的產(chǎn)品鑒定。中國(guó)核動(dòng)力研究院設(shè)計(jì)院采用康拓公司的CPCI產(chǎn)品研制了"九五"重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目"核電站數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)"原理樣機(jī)，并通過(guò)了中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司組織的鑒定。"核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)"是核電站重要的安全系統(tǒng)，有較高的可靠性要求。這是國(guó)產(chǎn)化的工控機(jī)和國(guó)產(chǎn)化設(shè)備首次應(yīng)用?quot;核保護(hù)裝置"上，推進(jìn)了核電站保護(hù)設(shè)備的國(guó)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(tuán)采用北京康拓公司生產(chǎn)的CPCI工控機(jī)系統(tǒng)研制成功了國(guó)產(chǎn)化先進(jìn)的"噴氣"紡織機(jī)。國(guó)產(chǎn)化的CPCI總線工控機(jī)在國(guó)內(nèi)航天領(lǐng)域的《神通一號(hào)》衛(wèi)星動(dòng)量輪地面測(cè)試系統(tǒng)、《風(fēng)云二號(hào)》氣象衛(wèi)星自旋線路系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備、《東方紅四號(hào)》通信衛(wèi)星推進(jìn)系統(tǒng)地面測(cè)試設(shè)備中也得到了成功應(yīng)用。在這以前，由于沒(méi)有國(guó)產(chǎn)高性能的工控機(jī)可用，我國(guó)衛(wèi)星地面測(cè)試設(shè)備基本被進(jìn)口設(shè)備所壟斷，如VME總線和VXI總線測(cè)試設(shè)備，用價(jià)格驚人來(lái)形容毫不過(guò)分，同時(shí)國(guó)防信息安全也沒(méi)有保證。國(guó)產(chǎn)化的CPCI總線工控機(jī)在海軍、電力、鐵路、公路隧道等方面已經(jīng)有數(shù)十家用戶，產(chǎn)品已經(jīng)被市場(chǎng)認(rèn)可，并正在繼續(xù)發(fā)展。 綜上所述，CompactPCI總線技術(shù)在軍工通訊領(lǐng)域得到成功應(yīng)用之后，近幾年在工業(yè)自動(dòng)化總線型工控機(jī)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總線和AT96總線雙總線結(jié)構(gòu)的《APCI5000系列工控機(jī)》，已經(jīng)通過(guò)航天科技集團(tuán)組織的新產(chǎn)品技術(shù)成果鑒定會(huì)，標(biāo)志著中國(guó)有了自己的CompactPCI總線工控機(jī)平臺(tái)。這從技術(shù)水平上提高了我國(guó)企業(yè)進(jìn)入WTO以后的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，都具有十分積極的作用，對(duì)提高我國(guó)的國(guó)防實(shí)力都具有十分重要的意義。隨著人們對(duì)CPCI總線工控機(jī)認(rèn)識(shí)的深入，隨著技術(shù)的進(jìn)步和思想的解放，CPCI總線工控機(jī)以其系統(tǒng)的開(kāi)放性、軟件硬件的標(biāo)準(zhǔn)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(guó)防領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)國(guó)家"信息化帶動(dòng)自動(dòng)化"的目標(biāo)，作出應(yīng)有貢獻(xiàn)。 |
