高可性嵌入式CPII系统的产业化解决方案

，可以通过直接增加或更换板卡十分方便地完成，大大减少了系统维护时间，提高了系统的可用性。板卡与背板之间选用高性能的2MM HARD METRIC连接器进行连接，在3U的板卡上定义了2个连接器，在6L的板卡上定义了5个连接器，引脚数量多达535个，除了被标准的CPCI信号使用之外，还有足够多的引脚进行专门用途的扩展或者由使用者自己定义。

CPCI连接器采用针孔式连接方式，不仅比PCI的边沿式连接方式密度更高、连接更可靠，而且更容易实现热拔插、EMC防护等功能，更容易适应振动、灰尘、高湿度、腐蚀性气体等恶劣环境。这种标准的板卡结构，不仅连接可靠，方便维护，而且还可以通过背板连接器的向后延长的引脚实现背后的I／O扩展，这对许多嵌入式系统十分重要。CPCI系统采用了标准的19机箱结构，可以很容易地装入任何标准的19机架，与其他相关设备有机地结合在一起。每个 CPCI机箱都有相对独立的电源供应和通风冷却系统，并且有专用的系统监控模块对系统工作状态进行管理和监控。

CPCI机箱一般采用优质铝型材，相对其他材料不仅保证了更精密的机械配合，而且在单位重量、导热性、EMC防护等方面更有优势，特别适合于嵌入式系统的特殊应用需求。CPCI机箱的导轨、面板以及插卡把手的设计都对热拔插和FMC防护给予了充分的考虑。

图1 典型的CPCI系统结构

图2 3U CPCI板卡及背板结构

图3 CPCI背板连接器热拔插结构及 REAR…结构示图

CPCI作为新一代工业计算机的技术标准，经过近10年的发展和遍布全球的PICMG成员的共同努力，已经成为当代高可靠性嵌入式系统的首选的解决方案。

五、相关产品及应用

一项好的技术，它的成功与否，不仅仅取决于它的设计思想是否先进、是否完美，而是往往取决于它是否有良好的实现手段。

CPCI技术也不例外。从它的提出到现在已经经历了近十年的时间，但真正被广泛采纳和应用也仅仅是最近的几年。主要原因就是，与其相关的产品基础直到最近几年才基本建立完善。

除了基于传统PCI的软硬件内核之外，全新结构的CPCI板卡、CPCI连接器、CPCI背板、CPCI电源、CPCI机箱及其附件，等等，这一系列的产品集成在一起才构成完整的高可靠性嵌入式CPCI系统。

各种CPCI板卡是CPCI系统的核心产品，许多世界著名的公司如MOTOROLA、INTEL早就有成熟的产品供应，中国大陆和台湾地区的许多著名的IPC供应商如研华、凌华、研祥等也相继推出自己的产品。

CPCI背板是CPCI系统中最为关键的部件，直接关系到系统性能的可靠实现。它不仅要求完全符合标准，而且还要求兼容性强，确保来自不同供应商的符合PICMG规范的板卡都能稳定地运行在同一个系统中。它具有3U或6U的高度，2－21个插槽，可以方便地安装在任何标准的欧式插箱。为了保证高密度的布线要求和精确的阻抗匹配，CPCI背板的PCB一般都在10层以上。CPCI背板的设计要求具备非常高的专业化技术和丰富的工程经验，许多参数都要使用专用的EDA工具进行反复的模拟和仿真。CPCI背板的生产装配大多采用先进的压接工艺，需要非常特殊的设备和工装模具。由于CPCI背板实现的是高密度、高可靠性的电气连接和非常精密的机械连接，所以，出厂前都必须经过全面而严格的电学测试和光学测试，必要时还必须进行各种恶劣环境的模拟测试。

CPCI背板的使用环境大多是高性能计算机／服务器、工业控制与自动化系统、网络与通信设备以及航空航天和军事应用领域，因此，要求应用和服务人员必须具有非常强的相关领域的专业知识和系统知识。

CPCI背板、CPCI机箱、CPCI电源、CPCI风扇模块以及CPCI系统监控模块有机组合在一起，就构成了CPCI系统的基础硬件平台。在此硬件平台的基础上，系统设备厂商可以非常方便、快速地进行专有产品的设计，可以以相对低廉的成本提供高性能的系统产品。

以上产品基础的建立和相关设计、生产和应用服务的技术保证为高可靠性的嵌入式系统的发展提供了必要而充分的条件。

图4 CPCI背板及CPCI机箱

六、结论

综合以上论述，不难看出，高可靠性嵌入式系统的特殊应用需求决定了CPCI技术及相关产品必然成为它的首选方案。它的发展必须建立在完善的产品基础之上。专业化的设计、专业化的生产和专业化的应用服务是高可靠性嵌入式CPCI系统产业化的必由之路。