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基于C6678+XC7V690T的6U VPX信号处理卡
图铂致力于大数据智能计算平台产品开发。以FPGA、DSP、GPU或者X86等为核心处理器,产品形态主要包括VPX、CPCIe的服务器计算中心;PCIe协处理计算;嵌入式多传感器融合DSP计算模块。产品应用包括智能图像分析平台,雷达通信计算平台,光纤传输计算平台,测控、电力物联网计算中心。产品均以工业级芯片设计,满足高低温、抗震、盐雾等要求,深受军工研究所、中科院、高校重点实验室、大中型上市公司的欢迎。
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概述
本板卡基于标准6U VPX 架构,为通用高性能信号处理平台,系我公司自主研发。板卡采用一片TI DSP TMS320C6678和一片Xilinx公司Virtex 7系列的FPGA XC7V690T-2FFG1761I作为主处理器,Xilinx 的Aritex XC7A200T作为辅助处理器。XC7A200T负责管理板卡的上电时序,时钟配置,系统及模块复位,程序重配等。为您提供了丰富的运算资源。如图 1所示:


信号处理平台原理框图
设计参考标准 
•  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
技术指标 
•  DSP外挂一簇DDR3,数据位宽64bit,容量2GB;数据速率1333MHz;
•  DSP外挂NorFlash容量32MB;
•  DSP采用EMIF16-NorFlash加载模式;
•  DSP连接一路1000BASE-T千兆以太网至前面板;
•  DSP连接一路1000BASE-T千兆以太网至VPX P4;
•  DSP连接PCIe x2 至VPX P2;
•  FPGA外挂两簇DDR3,每簇容量4GB,位宽64bit,总容量8GB;数据速率1600MHz;
•  FPGA 外挂NorFlash容量128MB;
•  FPGA的加载模式为BPI模式;
•  FPGA外接2路FMC-HPC;
•  FPGA 连接GTH x8至VPX P1;
•  FPGA 连接GTH x4至VPX P2;
•  FPGA 连接一路QSFP+至前面板;光口速率40Gbps;
•  DSP和FPGA通过 SRIO x4 @ 5.0Gbps /per Lnae互联;
•  DSP和FPGA实现GPIO,SPI 互联;
•  DSP和CFPGA 实现GPIO,SPI,EMIF互联; 
•  FPGA和CFPGA实现GPIO 互联;
•  CFPGA 连接一路1000BASE-T千兆以太网至VPX P4。
•  板卡要求工业级芯片。结构满足抗震要求。
物理特性
•  工作温度:商业级 0℃ ~ +55℃,工业级-40℃~+85℃           
•  工作湿度:10%~80%
供电要求
•  单电源供电,整板功耗:40W
•  电压:DC +12V,5A
•  纹波:≤10%
应用领域
信号处理,无线电通信领域。
采集存储计算一体应用
本应用模式,是通过VPX 进行扩展后板,接入四路M.2的固态硬盘存储。
每块存储盘与FPGA之间采用PCIE3.0 x4接口,可有效发挥单块存储盘的性能。例如:单盘持续读写带宽≥2GB/s,则单盘的存储阵列持续读写带宽≥2GB/s;当多块盘并行工作时,存储阵列读写带宽成指数增长,2块盘则≥4GB/s,4块盘则≥8GB/s,以此类推。
存储阵列的存储容量由单盘配置决定,目前单块NVME存储盘存储容量可选择512GB、1TB、2TB、4TB、8TB、16TB。例如配置4块存储盘,则存储阵列容量最高可达64TB。
硬盘管理通过文件系统,FPGA的PCIeX4与 6U VPX主板互联,操作系统直接映射管理硬盘,也可以通过前面板QSFP+ 光纤导出给其他服务器设备。
FMC子卡可以扩展高速AD,DA, 也可以扩展8路光纤,图像子卡等。
本方案优势就是集中的进行采集,存储,计算一体化,降低硬件成本、功耗,减小设备体积、重量。带来的问题就是FPGA程序集成度很大,开发难度高。