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FEP系统设计

1.前言

根据客户对FEP智能通信处理机系统的硬件及使用环境等的要求。设计了《FEP通信处理机系统》设备。根据和客户技术人员的交流及对智能通信处理机系统功能和组成、技术指标及要求。结合我们多年研发及FEP项目经验,采用目前先进的CPCI计算机系统、和可靠的单板计算机板、PMCTX四个RJ45的PMC千兆网卡、及PMCSR 16通道的PMC串口卡硬件系统,本着先进、可靠、高性价比的原则提出本FEP系统构建和配置方案。

本系统的特点是前端通信处理机采用实时VxWorks操作系统,从而提高与各系统信息交互的实时性和可靠性.

整个系统将嵌入式计算机技术、实时操作系统、千兆网通讯技术、串口通讯技术有机地结合在一起。整个系统可根据本FEP项目的实际情况有计划完成,整个系统技术成熟,运行经验丰富,能满足近期的功能性能及远期的发展要求。

2.系统概况

FEP处理机处于主机与终端之间,主要用来完成全部通信控制任务,目的是减轻主机通信处理的负荷,以利于提高主机的系统处理效率。通信处理机又称前端处理机(FEP),简称为前端机。在配有成百上千台终端的巨型主机中,常选用小型计算机作为通信处理机。

通信处理机系统选用1U高度,19英寸的CPCI机箱,嵌入式主板上有两个PMC插槽可以插PMC串口卡和PMC千兆网卡。同时,CPCARIER可以提供2个扩展的PMC接口,用于以太网端口扩展。操作系统选用实时VxWorks操作系统。

3. 硬件环境

3.1主板SBC

基于Intel® Pentium® M 处理器,符合 PICMG 2.16 规范的服务器刀片单板机

6U CPCI单板计算机

  • 处理器Intel Core 2 Duo @ 2.16 GHz, Intel Core Duo @2.0 GHz, 1 槽宽度, 内存可达4GB DDRSDRAM, Flash磁盘可选

  • 3网口:2 x Gigabit-Ethernet,1 x 100MBIT-Ethernet

  • PMC插槽: 两个 PMC(64bit/66MHz, 62bit/33MHz), 支持后I/O

  • 串口:两个

  • 适合 工业及国防应用

  • 高密度封装,单槽

CPCI 单板计算机

3.2 PMCTX千兆网卡

PMC接口模式以太网卡.包括单端口、双端口、四端口、八端口的单板卡;从速率10/100/1000 的基本以太网到今天千兆以太网的各代产品;可选的各种介质和连接器件;以及对前后出现I/O的支持等等在内,随同产品一起提供的还有丰富的设备驱动程序提供对所有常用操作系统,包括且不仅限于Solaris®、Linux®、LynxOS®、QNX®、VxWorks®和Windows®等等的支持.

PMC 以太网卡

PMCTX 以太网卡

  • PMCTX是四个RJ45的PMC千兆网卡。

  • PCI-X,PCI64bit/66MHz

  • DMA功能

  • LC连接器

3.3 PMCSR

传统的单端口和多端口的串行 I/O 接口需要占用很多主机开销来配置每个通道的各种特性。串行 I/O 接口节省了处理器的这些开销,这为在VME或CompactPCI系统集成中对串行 I/O 需求提供了独特的解决方案。也提供多种用于媒介和网络信号转换的基本接口,有助于应用配置选择。

嵌入式串行I/O产品为实现将串行I/O请求整合到一个CPCI/VME总线的系统中提供了一套及其有效的解决方案这些产品封装在单PMC卡上,与当前版本的CPCI单板计算机以及所有使用PMC连接器的专用处理器完全兼容.

PMCSR

  • 16通道的PMC串口卡PMCSR,16-端口串行,

  • 前端和后端I/O,

  • 16端口串行控制器配备两个16-bit计时器/计数器;

  • PMC/PCI封装形式(可承受66MHz);

  • 16个连接到前端和后端的端口字节、字和双字的数据格式转换;

  • 读/写脉冲操作;波特率从150bps到6.25Mbps;

  • 软件可选RS232、RS422

3.4 CPCARIER PMC载板

  • 标准6U CPCI PMC载板,提供2个PMC扩展槽位。

  • 64位 PCI6U CPCI 扩展板

  • 2 PMC 槽位

  • 在板 10/100Base-TX 端口

CPCI 载板

CPCARIER

本系统中,为了满足用户方便宽展,选择使用两块CPCARIER作为备用。总共可以提供4个 PMC槽位。

3.5 CPCI 机箱

7U高度CPCI机箱,提供5槽以上6U CPCI插槽。插槽数量可以根据用户系统容量选择。

CPCI 机箱

CPCI 机箱

  • 84HP 卡空间, 5x 6U CPCI 槽位(6U)

  • 1x fan + 1x P fan, 650W p电源,+3.3V/45A, +5V/50A, +12V/36A, -5V/0.8A, -12V/1A, EMC,

  • DVD r/w SATA, >=160 GB SATA 硬盘,

  • I/O 传输模块, 0°C/+40°C, RoHS

4.基于单板机的FEP系统说明

通信处理机处于主机与用户终端之间,主要用来完成全部通信控制任务,目的是减轻主机通信处理的负荷,以利于提高主机的系统处理效率。通信处理机又称前端处理机(FEP)见图1所示,简称为前端机。

图1

图2, 是基于高性能单板机的高性能前端处理机系统。

图2, 单板计算机高性能FEP端处理机系统

5.基于单板计算机的广泛应用

为用户提供各种应用环境的单板计算机(SBC)产品。既能满足用户的要求,又能包含丰富的功能和灵活性。提供了种类繁多的产品,还提供了有完整的接口形式——处理器架构、速度、存储器配置、I/O 控制以及操作系统支持。我们已为军事、通讯、工业等不同行业应用提供了理想的下一代解决方案。

有多种典型应用的高性能单板计算机(SBC)产品。

系统行业实际应用情况:

  • 石油检测系统

  • 电力监控系统

6,用户需求

FEP用于管理服务器与各被集成和互联系统的接口,具有转换各种硬件接口、软件协议的能力,同时能有效地把服务器与各被集成和互联系统的数据进行隔离。服务器通过FEP获得被集成和互联系统的数据,同时也通过FEP完成发往被集成和互联系统的数据和命令。

FEP应采用基于嵌入式实时操作系统的工业级产品。

应采用不低于(包含但不限于)以下的配置

  • FEP应采用标准总线的嵌入式实时操作系统;

  • FEP应采用主频不低于1.5GHz的CPU,内存不少于2GB;

  • FEP应有支持多种协议转换、支持多串口的接口模块;

  • 各功能模块应具有自诊断功能,单点故障时不应影响系统功能;

  • 每个单FEP系统中需要提供 > 16 > 以太网接口

  • 每个FEP应配置有> 16个串行接口

  • 具体的接口方案在设计联络阶段进一步落实

7,产品配置清单

见产品清单略。