相比IPC工控机,CPCI工控机具有开放性、良好的散热性、高稳定性、高可靠性及可热插拔等特点,非常适合于工业现场和信息产业基础设备的应用,是继STD和IPC之后的第三代工控机的技术标准。
BP架构工控机的特点是底板加工业CPU卡,把核心的CPU处理单元做在一张插卡上,其它的扩展界面则做在底板上,底板由连接器和无源器件组成,能有效降低工控机停机时间,使工控机维修变得简单。CPCI工控机与BP架构工控机的区别主要表现在以下方面:
1、硬件方面
由 CompactPCI 标准延伸的各种模块化组件尺寸小巧,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,实现各种不同应用安置在同一标准机架中,管理方便。同时,CPCI工控机无风扇CPU、最小化MTTR等设计,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,现有的PCI扩展卡可以很容易移植到CompactPCI平台。而与PCI工控机相比,CompactPCI使用2mm高密度针孔总线连接器,具有连接可靠、完全气密的特点,卡片的抗振性和抗腐蚀性高。此外,CompactPCI卡片采用经欧规卡(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、抗振性和易维护性。具体地讲有如下特点:
系统抗振性强
CompactPCI工控机的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,因此系统抗振性很高。
支持卡片带电拔插
CompactPCI工控机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
CompactPCI工控机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
CompactPCI工控机的卡片采用欧规卡结构,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。
良好的电气特性
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工控机的电气特性要优于普通工控机。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工控机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。如果利用PCI - PCI桥接芯片,工控机制造商能够很容易增加插槽数量。此类桥接芯片作为一种“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。 CompactPCI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CompactPCI 插卡几乎不需重新设计,只要物理上重新分配一下即可。CPU进步的速度往往比I/O子系统进步的速度快很多, CompactPCI的架构允许工控机用户仅升级CPU的部份,而不去动其它的I/O 组件。 此外,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。
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