基于DSP TMS320C6678+FPGA XC7V690T的6U VPX信號(hào)處理卡

一、概述

    本板卡基于標(biāo)準(zhǔn)6U VPX 架構(gòu)，為通用高性能信號(hào)處理平臺(tái)，系我公司自主研發(fā)。板卡采用一片TI DSP TMS320C6678和一片Xilinx公司Virtex 7系列的FPGA XC7V690T-2FFG1761I作為主處理器，Xilinx 的Aritex XC7A200T作為輔助處理器。XC7A200T負(fù)責(zé)管理板卡的上電時(shí)序，時(shí)鐘配置，系統(tǒng)及模塊復(fù)位,程序重配等。為您提供了豐富的運(yùn)算資源。如圖 1所示：

 

信號(hào)處理平臺(tái)原理框圖

二、設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn) 

 ●  VITA46.0 VPX Base Standard

 ●  VITA46.3 Serial RapidIO on VPX Fabric Connector

 ●   VITA46.4 PCI Express on VPX Fabric Connector

 ●   VITA46.7 Ethernet on VPX Fabric Connector

三、技術(shù)指標(biāo) 

 ●  DSP外掛一簇DDR3，數(shù)據(jù)位寬64bit，容量2GB；數(shù)據(jù)速率1333MHz；

 ●  DSP外掛NorFlash容量32MB；

 ●  DSP采用EMIF16-NorFlash加載模式；

 ●  DSP連接一路1000BASE-T千兆以太網(wǎng)至前面板；

 ●  DSP連接一路1000BASE-T千兆以太網(wǎng)至VPX P4；

 ●  DSP連接PCIe x2 至VPX P2；

 ●  FPGA外掛兩簇DDR3，每簇容量4GB,位寬64bit，總?cè)萘?GB；數(shù)據(jù)速率1600MHz；

 ●  FPGA 外掛NorFlash容量128MB；

 ●  FPGA的加載模式為BPI模式；

 ●   FPGA外接2路FMC-HPC；

 ●  FPGA 連接GTH x8至VPX P1；

 ●   FPGA 連接GTH x4至VPX P2；

 ●  FPGA 連接一路QSFP+至前面板；光口速率40Gbps；

 ●   DSP和FPGA通過(guò) SRIO x4 @ 5.0Gbps /per Lnae互聯(lián)；

 ●   DSP和FPGA實(shí)現(xiàn)GPIO，SPI 互聯(lián)；

 ●   DSP和CFPGA 實(shí)現(xiàn)GPIO，SPI，EMIF互聯(lián)； 

 ●   FPGA和CFPGA實(shí)現(xiàn)GPIO 互聯(lián)；

 ●   CFPGA 連接一路1000BASE-T千兆以太網(wǎng)至VPX P4。

 ●   板卡要求工業(yè)級(jí)芯片。結(jié)構(gòu)滿足抗震要求。

四、物理特性

             ● 工作溫度：商業(yè)級(jí) 0℃ ~ +55℃，工業(yè)級(jí)-40℃~+85℃

             ● 工作濕度：10%～80%

五、供電要求

             ● 單電源供電，整板功耗：40W

       ● 電壓：DC +12V，5A 

       ●  紋波：≤10%

六、應(yīng)用領(lǐng)域

       信號(hào)處理，無(wú)線電通信領(lǐng)域。

七、采集存儲(chǔ)計(jì)算一體應(yīng)用

   本應(yīng)用模式，是通過(guò)VPX 進(jìn)行擴(kuò)展后板，接入四路M.2的固態(tài)硬盤存儲(chǔ)。

每塊存儲(chǔ)盤與FPGA之間采用PCIE3.0 x4接口，可將單塊存儲(chǔ)盤的性能都得到充分發(fā)揮。例如：?jiǎn)伪P持續(xù)讀寫(xiě)帶寬≥2GB/s，則單盤的存儲(chǔ)陣列持續(xù)讀寫(xiě)帶寬≥2GB/s；當(dāng)多塊盤并行工作時(shí)，存儲(chǔ)陣列讀寫(xiě)帶寬成指數(shù)增長(zhǎng)，2塊盤則≥4GB/s,4塊盤則≥8GB/s,以此類推。

存儲(chǔ)陣列的存儲(chǔ)容量由單盤配置決定，目前單塊NVME存儲(chǔ)盤存儲(chǔ)容量可選擇512GB、1TB、2TB、4TB、8TB、16TB。例如配置4塊存儲(chǔ)盤，則存儲(chǔ)陣列容量最高可達(dá)64TB。

   硬盤管理通過(guò)文件系統(tǒng)，F(xiàn)PGA的PCIeX4與 6U VPX主板互聯(lián)，操作系統(tǒng)直接映射管理硬盤，也可以通過(guò)前面板QSFP+ 光纖導(dǎo)出給其他服務(wù)器設(shè)備。

  FMC子卡可以擴(kuò)展高速AD，DA， 也可以擴(kuò)展8路光纖，圖像子卡等。

  本方案優(yōu)勢(shì)就是集中的進(jìn)行采集，存儲(chǔ)，計(jì)算一體化，降低硬件成本、功耗，減小設(shè)備體積、重量。帶來(lái)的問(wèn)題就是FPGA程序集成度很大，開(kāi)發(fā)難度高。