[发明专利]基于VPX总线的自适应可变冗余3U信号处理背板

说明书

本发明公开了一种基于VPX总线的双冗余3U信号处理背板，通过2路SRIOx4和2路PCIex1实现了高速数据的双冗余点到点互联，通过2路1GE x1实现了控制命令的双冗余点到点互联，通过2路SRIOx4和2路1GEx1实现了两个主控交换板之间的数据交互，实现整个系统的热备份。整个信号处理背板拓扑架构能够根据当前信号处理任务的需求，对背板支持的板卡数量和种类进行扩展，因而，具有非常好的扩展性和灵活性，能够适应当今航空航天领域发展的趋势。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于VPX总线的自适应可变冗余3U信号处理背板。

背景技术

随着数字信号处理技术和嵌入式计算机技术的飞速发展，在航空航天领域，对飞行器信息系统载荷平台的构架形式(特别是总线构架)、处理性能、数据吞吐速率，以及体积小型化、坚固性和输出功率等提出了更为苛刻的要求，需要载荷平台具有更高的可靠性能、更宽的总线带宽和更灵活的数据交互能力。

包括CAN、CPCI和VME在内的多种背板总线拓扑结构被应用于飞行器信息系统载荷平台中，以实现飞行器有效载荷承载能力严格受限条件下的综合信息处理。然而，基于传统分级共享式并行总线的背板拓扑结构(如CPCI、VME平台)受限于总线时钟频率、总线接口宽度以及带负载能力，决定了其可扩展性能较弱，数据传输能力较差，无法满足新的需求。

VPX是由VITA组织制定的用以满足恶劣环境下高可靠性、高宽带要求的下一代高级计算平台标准，是VME技术的革命性创新发展，具有传输带宽高、传输可靠度高、互联结构灵活可配置等特点。VPX模块间定义了SRIO(Serial RapidIO)、PCIe(PCI Express)、10GbEthernet等三种高速串行总线，满足不同应用下的高速数据通信需求。同时，VPX采用交换开关式的总线互联结构代替VME的主控式结构，使得系统整体性能不受主控板的限制。此外，VPX还支持容错、重构和互连扩展能力，符合标准化、通用化、模块化、可扩展的设计需求。

虽然基于VPX总线协议是未来飞行器信息系统载荷平台的发展方向，但是VPX总线协议中只对机械结构、数据传输平面和供电方式等进行了定义，没有考虑系统冗余备份的问题，导致其在极端恶劣环境条件下工作可靠性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于VPX总线的自适应可变冗余3U信号处理背板，在提供多通道、多协议高速数据传输和大容量电源供应的同时，通过各个平面的双冗余设计使背板具备极高的可靠性能。

为实现上述发明目的，本发明一种基于VPX总线的自适应可变冗余3U信号处理背板，其特征在于，包括：14个标准槽位，可支持6个功能板、2个主控交换板、2个存储板、1个主电源板和1个备用电源板；

其中，所述的14个标准槽位中，第1至第6个槽位为功能板槽位；第7至第10个槽位为主控交换板槽位，且每个主控交换板占用2个标准槽位；第11和第12个槽位为存储板槽位；第13个槽位为主电源板槽位；第14个槽位为备用电源板槽位；

所述的14个标准槽位间互联的物理和逻辑通道由通用平面、管理平面、数据平面、控制平面和扩展平面5个平面构成；

其中，在通用平面中，主电源板为各个槽位提供电源，当主电源板发生故障时，由备用电源板为各个槽位提供电源；主控交换板为各个槽位提供复位信号、参考时钟和地址配置信号；

在管理平面中，2个主控交换板分别为各个槽位提供1路智能平台管理通道，并通过此通道监控和反馈各个槽位板卡的温度、电压；

在数据平面中，2个主控交换板分别为各个功能板槽位提供1路SRIOx4高速数据通道和1路PCIex1高速数据辅助通道，实现各个槽位间的高速数据通信；