工控机从硬软件方面分析CPCI

工控机的硬件方面

由 CompactPCI 标准延伸的各种模块化组件体积小巧，如PMC子卡能够在不增加卡厚度的情况下实现弹性扩充。再搭配1U、2U、4U、8U、9U、12U等多种规格机箱选择，系统能够实现各种不同应用安置在同一标准机架中，这样，方便进行管理。除此之外，每一个机箱最多可以配置多达21组I/O，多组冗余供电系统。服务器系统采用的“抽屉式”热插拔设计由前端进行系统安装，为维修提供很大方便。高可靠度的无风扇式CPU、最小化MTTR（Mean Time To Repair）等设计，均为实现电信等级的高可靠性提供了保证。

　CompactPCI基于PICMG2.0规范。其电气特性与PCI总线相同，因此用户的软件和普通PC兼容，现有的PCI外围卡也可以很容易移植到CompactPCI平台。CompactPCI使用2mm高密度针孔总线连接器，和使用金手指连接器的PCI卡相比，具有连接可靠、完全气密的特点，卡片的抗震性和抗腐蚀性高。此外，CompactPCI卡片采用经过20余年现场使用考验的欧规卡（Eurocard）结构。欧规卡采用垂直安装、前抽取结构，提高了卡片的散热性、抗震性和易维护性。具体地讲有如下优点：

工控机系统抗振性强

CompactPCI卡片上下有导轨固定，卡片的前端通过气密性的针孔连接器和背板相连，每个接头具有10kg的结合力。卡片可以通过面板螺丝固定在机箱上。CompactPCI卡片的前后上下都被固定，因此系统抗震性很高。

支持卡片带电拔插

   CompactPCI的背板使用长中短插针结构，其中Power和Ground针脚最长，可以保证卡片安全地带电插入和拔出。此外，板选信号IDSEL,BD_SEL针脚最短，系统借此信号可以得知卡片是在插入过程或是拔出过程。另外，CompactPCI制定了热插拔的硬件过程和软件管理接口，保证了卡片热插拔过程的有效性。

支持后走线，便于方便配线

      CompactPCI的卡片信号线不用从卡片前面板引出，可以通过背板将信号线用转接板从后端引出。当更换卡片时，不需要更换信号线，这样减少了更换卡片的工作量，并减少因更换信号线而引起的出错概率。此外，信号线从后端引出，设备前端也会比较美观。

　卡片垂直安装，有利于散热

  CompactPCI卡片采用欧规卡结构，卡片垂直安装，系统的散热气流从下向上吹，符合空气对流原理，散热效果好。

　CompactPCI卡片具有更好的电气特性

  CompactPCI背板插针和接头全部镀金，并严格定义了信号线的最长长度、PCB板的阻抗、去偶电容、PCI上拉电阻阻值。因此，CompactPCI的电气特性要优于普通PCI工控机。单个CompactPCI总线段最多可以支持7个PCI设备，而普通工控机只能支持4个PCI设备。

　　防腐和电磁屏蔽性好

    CompactPCI使用2mm气密性针孔总线连接器，盐雾、酸雾和带电粉尘不能腐蚀总线。此外，CompactPCI的全铝合金机箱外壳和卡片的U型弹簧片能给系统提供良好的电磁屏蔽保护。抗静电好 CompactPCI卡片下端具有静电导出条，静电可以导出到地面。另外，CompactPCI规定系统的逻辑地和机箱地隔离，保持系统不受外界干扰。而基于PICMG1.0的工控机则无法做到机箱地和逻辑地的隔离。

　　2  软件方面

　　除了兼容微软Windows操作系统，由于CompactPCI 采用开放式操作系统，具备丰富的驱动程序和开发工具，不仅可以应用于各种实时交换应用系统开发，对于原来必须架构在大型商用服务器（如IBM、HP、SUN等等）的各种RTOS （Real-Time OS，如Solaris、Linux、VxWorks等）上开发的旧有电信应用系统，也能够轻易移植到CompactPCI平台上，如计费系统（Billing System）、统一消息（Unified Messaging）、Streaming Server等。

　　3  系统升级

　　由于电负载的原因，每个 CompactPCI 总线局限于八个插槽。但是利用许多制造商的 PCI - PCI桥接芯片，能够很容易增加插槽数量。这种桥接芯片作为一种“超级缓冲”芯片工作。中断、即插即用信息和数据一般能够容易地通过此桥接器自动传输。 Compact PCI的CPU及外设同标准PCI是相同的，因此操作系统、驱动和应用程序都感觉不到两者的区别，将一个标准PCI插卡转化成Compact PCI 插卡几乎不需重新设计，只要物理上重新分配一下就行了。

　　而且，CPU进步的速度往往比I/O子系统进步的速度快很多， CompactPCI的架构允许客户仅升级CPU主板的部份，而不去动其它的I/O 组件， 而且 因为CompactPCI是一个受到工业界支持的开放性系统， 所以有充份的升级支持及周边组件的支持。