专利名称：一种基于MicroTCA标准的AMC板卡结构及其连接方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电信级的数据处理设备，特别涉及一种基于MicroTCA标准的AMC 板卡结构及其连接方式。
背景技术：
MicroTCA 是国际组织 PICMG 在 PICMG 3. O 定义的 ATCA (Advanced Telecom and Computing Architecture)基础上定义的中低成本的设备规范，是新一代电信和计算机设备最重要的工业标准之一。作为当今业界流行的模块化硬件平台标准一AdvanedTCA标准的补充，MicroTCA 硬件技术标准主要针对的是网络通信、医疗影像处理、嵌入式控制和军工等的应用，其高带宽、模块化、灵活性及高性价比等方面的优势，已被运用到更为广泛的应用领域，成为当今构建高性价比模块化标准硬件平台的优选标准。参见附图1，它是MicroTCA设备结构示意框图，主要包括机箱、背板、电源、两个散热风扇、1 12个AMC (Advanced Mezzanine Card)板卡和1 2个MCH (Metal Ceramics Heater)；其结构为两路自带Oring电路的独立通用AC/DC电源模块安装于机箱上，背板上有DC-DC电源、负载电源系统和管理电源系统，其中负载电源系统和管理电源系统都具有热插拔功能并由MCH可控每一路的通断；两路独立电源模块将输入电源转换成12V提供给背板上的负载电源系统和DC-DC电源，DC-DC 电源模块输出3. 3V电源给管理电源系统；管理电源系统分路输出3. 3V电源供给每个MCH 和AMC板卡；负载电源系统分路输出12V电源供给每个MCH、AMC板卡和散热风扇。AMC板卡主要处理数据流等相关业务，采用AMC. O规范中的单宽全高物理尺寸；MCH作为载板集中器，能够同时对12个AMC板卡进行管理和控制，具有系统管理和数据交的功能，采用了与 AMC完全相同的物理尺寸。虽然MicroTCA标准未对系统互联作出具体的规定，但目前以MCH为数据交换中心节点的星型或是冗余设计的双星结构，俨然已成为业界的一种结构标准。这种结构的设备， AMC板卡间的几乎所有数据流传输都需要MCH的参与，特别是目前高清影视等在线业务的发展，数据处理设备需要处理的数据量急剧膨胀，很多业务已不是单个AMC板卡能独立完成的，往往需要多板卡协同工作，这无疑进一步加重了 MCH传输数据流的负担；再加上这种数据流在时间分布上的极其不均衡性，使得在数据量剧增时，MCH的资源消耗巨大，严重压缩了其资源空间。这种拓扑结构极大地突出了 MCH的重要性，日益暴露出其资源相对紧张和业务量与日俱增的矛盾，对系统长时间稳定运行带来了挑战，一旦MCH出现故障，整个系统就会瘫痪，特别是在业务繁忙时尤为如此。在MicroTCA标准下，MCH的结构尺寸和接口资源等都较为有限，作为数据流的交换中心，MCH上必须设计一个SRIO (Serial Rapid I/O)接口非常丰富的switch电路，一般需要几十至上百个通道，以建立12个AMC板卡间的互联拓扑。如此不仅占用MCH有限的空间资源，增加了设计难度和板卡功耗，而且一旦设计完成，与AMC板卡间互联的SRIO通道数就固定下来，无法灵活配置，而硬件升级则周期太长，成本太高。这些因素都不利于产品的推广和使用。在MicroTCA设备中，AMC板卡是真正处理数据流的地方。当前，随着在线高清视频业务及多媒体通讯的发展，使得电信设备需要处理的数据量急剧增加且存在时间上的不均衡性，业务的处理往往需要多块板卡协同完成。因此，提供一种能使AMC板卡之间建立SRIO 拓扑结构，直接进行数据流的传输和交换，显得十分必要。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种提高MicroTCA设备的数据传送能力特别是高清视频的处理能力，增强系统的稳定性、可靠性和灵活性的一种基于MicroTCA标准的AMC 板卡结构。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是一种基于MicroTCA标准的AMC板卡结构，包括设置在Mi croTCA标准系统背板上的AMC板卡和MCH板卡，所述AMC板卡上还包括有 SRIO 交换芯片、一IfeMMCXMulti Media Card)芯片和 DSP(Digital Signal Processing) 芯片，其中，所述SRIO交换芯片上包括数据处理通道、AMC板卡互联通道，所述数据处理通道与DSP芯片数量相同，数据处理通道连接DSP芯片，所述AMC板卡互联通道通过AMC连接器连接到背板上；所述MMC芯片采用ARM (Adwanced RISC Machines)单片机芯片，ARM单片机芯片通过 IPMI (Intellingent Platform Management hterface)与 MCH 板卡连接； 所述 DSP 芯片通过 UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)连接至Ij ARM 单片机芯片上。进一步的，所述DSP芯片可用CPU芯片替代。再进一步的，所述SRIO交换芯片上还设置有预留通道，可以灵活配置，适时增减带宽。一种基于MicroTCA标准的AMC板卡连接方式，其特征在于所述SRIO交换芯片选用具有12个通道的交换芯片，交换通道的序号依次从O到11，其中，“O 2”为数据处理通道，即与数据处理通道连接的DSP芯片为三个，分别为DSPO、DSPU DSP2 ；“3”为预留通道， “4 11”为AMC板卡互联通道，AMC板卡在背板上通过AMC板卡互联通道相互连接，所述在背板上相互连接的AMC板卡至少为三个。进一步的，所述在背板上相互连接的AMC板卡为三个，此三个背板上的AMC板卡编号依次为1、2、3，将八个AMC板卡互联通道依次与另外的两个AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各一个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为四个，形成全
互联结构。再进一步，所述在背板上相互连接的AMC板卡为十二个，此十二个背板上的AMC板卡编号依次为1-12，十二个AMC板卡形成一环路，将八个AMC板卡互联通道依次与另外的四个AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各两个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为两个。更进一步，所述在背板上相互连接的AMC板卡为十二个，此十二个背板上的AMC板卡编号依次为1-12，十二个AMC板卡形成一环路，将AMC板卡互联通道依次与另外的八个 AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各四个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为一个。
所述的AMC板卡上的SRIO交换芯片的通道资源要足够多，不仅留有N (N 一般取偶数，便于SRIO端口宽度的灵活配置)个通道用于板卡间互联，而且还要与板卡内每块处理器相连；MMC芯片通过IPMI与MCH建立通信，并告知板卡的当前工作状态和相关信息，同时它还对板卡内各芯片进行控制管理，如复位、通信、上电时序等。每个AMC板卡都与M个板卡通过背板建立互联，M宜取偶数，为的是提高互联灵活性，减小拓扑难度，当然全互联时M未必是偶数；每俩个板卡间的互联通道数为K，那么K、M、 N之间满足的关系式为N >KXM，为了资源的充分利用，一般规划时取等号成立的情况。随着高清时代的到来，许多电信级设备，都要求具备兵法处理海量数据的能力，如音视频的编解码、数据加密变换等。而由于高清视频数据流具有海量数据、不均衡性、高速率等突出特点，以MCH板卡为中心节点负责数据流交换和分发的星型或双星结构日益显示出其弊端。本发明采用RapidIO行业协会开发的新一代高速互联技RapidIO接口建立AMC板卡间的拓扑结构，在于这种接口不仅传输速率高，而且简单易懂配置灵活，每一通道只有一发一收两对高速差分信号，多个通道还可以灵活配置，选择通道xl到xl6不同的端口宽度，由这种高速接口建立的拓扑结构，有效地释放了 MCH所面临的软硬件压力， 增强了系统的稳定性、可靠性及配置的灵活性，很好地解决了新一代电信设备面临的问题。采用上述结构及连接方式后，其特点是本发明对MicroTCA设备的背板拓扑结构进行了重建，将原来以MCH板卡为中心节点负责AMC板卡间数据流交换和分发的星型或双星结构，设计成由AMC板卡间建立的SRIO拓扑结构，直接进行数据流的传输和交换。这种设计方案将集中于MCH节点的软硬件压力直接分散到各个AMC板卡上，节省了 MCH板卡的资源空间；同时AMC板卡是一种功能比较单一，资源相对丰富的板卡，预留的SRIO互联通道可以灵活配置、适时增减带宽；在系统升级数据处理能力时，也只需要对AMC板卡进行重新设计和规划，而不至影响原有MCH。本发明的AMC板卡间的SRIO拓扑结构，使系统的资源分配更加均衡，稳定性、可靠性和灵活性大大提高，非常适应高清时代电信设备的设计要求。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是MicroTCA设备结构示意框图。图2是本发明中AMC板卡结构示意图3是本发明实施列中SRIO交换芯片采用12个通道的AMC板卡结构示意图； 图4是本发明中AMC板卡间的SRIO拓扑结构示意图； 图5是本发明具体实施中另一种AMC板卡间的SRIO拓扑结构示意图； 图6是本发明具体实施列中第三种AMC板卡间的SRIO拓扑结构示意图。
具体实施例方式图2所示一种基于MicroTCA标准的AMC板卡结构，包括设置在MicroTCA标准系统背板上的AMC板卡和MCH板卡，所述AMC板卡上还包括有SRIO交换芯片、一块MMC (Multi Media Card)芯片和 DSP (Digital Signal Processing)芯片，其中，所述 SRIO 交换芯片上包括数据处理通道、AMC板卡互联通道，所述数据处理通道与DSP芯片数量相同，数据处理通道连接DSP芯片，所述AMC板卡互联通道通过AMC连接器连接到背板上；所述MMC芯片采用 ARM (Adwanced RISC Machines)单片机芯片，ARM 单片机芯片通过 IPMI (IntellingentPlatform Management Interface)与 MCH 板卡连接；所述 DSP 芯片通过 UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)连接到ARM单片机芯片上，ARM单片机芯片作为AMC 板卡的MMC芯片单元，通过IPMI与MCH建立通信，并告知板卡的当前工作状态和相关信息， 同时它还对板卡内各芯片进行控管理，如复位、通信、上电时序等。进一步的，所述DSP芯片可用CPU芯片替代。再进一步的，所述SRIO交换芯片上还设置有预留通道，可以灵活配置，适时增减带宽。图3所示一种基于MicroTCA标准的AMC板卡连接方式，其中，AMC板卡上包括一块 ARM单片机芯片、三块DSP芯片和具有十二个通道的SRIO交换芯片，所述SRIO交换芯片选用具有12个通道的交换芯片，交换通道的序号依次从O到11，其中，“O 2”为数据处理通道，即与数据处理通道连接的DSP芯片为三个，分别为DSPO、DSPU DSP2 ；“3”为预留通道， “4 11”为AMC板卡互联通道，AMC板卡在背板上通过AMC板卡互联通道相互连接，所述在背板上相互连接的AMC板卡至少为三个。图4所示在背板上相互连接的AMC板卡为三个，此三个背板上的AMC板卡编号依次为1、2、3，将八个AMC板卡互联通道依次与另外的两个AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各一个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为四个，形成全互联结构，具体实现方案为=AMC板卡1分别与AMC板卡2、3建立有SRIO互联；AMC板卡2分别与AMC板卡1、3建立有SRIO互联；AMC板卡3分别与AMC板卡1、2建立有SRIO互联。图5所示在背板上相互连接的AMC板卡为十二个，此十二个背板上的AMC板卡编号依次为1-12，十二个AMC板卡形成一环路，将八个AMC板卡互联通道依次与另外的四个 AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各两个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为两个；具体实现方案为AMC板卡1分别与AMC板卡11、12、2、3建立有SRIO 互联；AMC板卡2分别与AMC板卡12、1、3、4建立有SRIO互联；AMC板卡3分别与AMC板卡
1、2、4、5建立有SRIO互联；AMC板卡4分别与AMC板卡2、3、5、6建立有SRIO互联；AMC板卡5分别与AMC板卡3、4、6、7建立有SRIO互联；AMC板卡6分别与AMC板卡4、5、7、8建立有SRIO互联；AMC板卡7分别与AMC板卡5、6、8、9建立有SRIO互联；AMC板卡8分别与AMC 板卡6、7、9、10建立有SRIO互联；AMC板卡9分别与AMC板卡7、8、10、11建立有SRIO互联； AMC板卡10分别与AMC板卡8、9、11、12建立有SRIO互联；AMC板卡11分别与AMC板卡9、
10、12、1建立有SRIO互联；AMC板卡12分别与AMC板卡10、11、1、2建立有SRIO互联。图6所示在背板上相互连接的AMC板卡为十二个，此十二个背板上的AMC板卡编号依次为1-12，十二个AMC板卡形成一环路，将AMC板卡互联通道依次与另外的八个AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各四个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为一个；具体实现方案为AMC板卡1分别与AMC板卡9、10、11、12、2、3、4、5建立有 SRIO互联；AMC板卡2分别与AMC板卡10、11、12、1、3、4、5、6建立有SRIO互联；AMC板卡3 分别与AMC板卡11、12、1、2、4、5、6、7建立有SRIO互联；AMC板卡4分别与AMC板卡12、1、
2、3、5、6、7、8建立有SRIO互联；AMC板卡5分别与AMC板卡1、2、3、4、6、7、8、9建立有SRIO 互联；AMC板卡6分别与AMC板卡2、3、4、5、7、8、9、10建立有SRIO互联；AMC板卡7分别与 AMC 板卡 3、4、5、6、8、9、10、11 建立有 SRIO 互联；AMC 板卡 8 分别与 AMC 板卡 4、5、6、7、9、10、
11、12建立有SRIO互联；AMC板卡9分别与AMC板卡5、6、7、8、10、11、12、1建立有SRIO互联；AMC板卡10分别与々1 板卡6、7、8、9、11、12、1、2建立有SRIO互联；AMC板卡11分别与 AMC 板卡 7、8、9、10、12、1、2、3 建立有 SRIO 互联；AMC 板卡 12 分别与 AMC 板卡 8、9、10、11、 1、2、3、4建立有SRIO互联。
权利要求
1.一种基于MicroTCA标准的AMC板卡结构，包括设置在MicroTCA标准系统背板上的 AMC板卡和MCH板卡，其特征在于所述AMC板卡上还包括有SRIO交换芯片、一块MMC芯片和DSP芯片，其中，所述SRIO交换芯片上包括数据处理通道、AMC板卡互联通道，所述数据处理通道与DSP芯片数量相同，数据处理通道连接DSP芯片，所述AMC板卡互联通道通过AMC 连接器连接到背板上；所述MMC芯片采用ARM单片机芯片，ARM单片机芯片通过IPMI与MCH 板卡连接；所述DSP芯片通过UART连接到ARM单片机芯片上。
2.根据权利要求1所述的一种基于MicroTCA标准的AMC板卡结构，其特征在于所述 DSP芯片可用CPU芯片替代。
3.根据权利要求1所述的一种基于MicroTCA标准的AMC板卡结构，其特征在于所述 SRIO交换芯片上还设置有预留通道。
4.一种基于MicroTCA标准的AMC板卡连接方式，其特征在于所述SRIO交换芯片选用具有12个通道的交换芯片，交换通道的序号依次从O到11，其中，“O 2”为数据处理通道，即与数据处理通道连接的DSP芯片为三个，分别为DSPO、DSPU DSP2 ；“3”为预留通道， “4 11 ”为AMC板卡互联通道，AMC板卡在背板上通过AMC板卡互联通道相互连接，所述在背板上相互连接的AMC板卡至少为三个。
5.根据权利要求4所述的一种基于MicroTCA标准的AMC板卡连接方式，其特征在于 所述在背板上相互连接的AMC板卡为三个，此三个背板上的AMC板卡编号依次为1、2、3，将八个AMC板卡互联通道依次与另外的两个AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各一个AMC 板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为四个，形成全互联结构。
6.根据权利要求4所述的一种基于MicroTCA标准的AMC板卡连接方式，其特征在于 所述在背板上相互连接的AMC板卡为十二个，此十二个背板上的AMC板卡编号依次为1-12， 十二个AMC板卡形成一环路，将八个AMC板卡互联通道依次与另外的四个AMC板卡相连，表现为与其左右相邻的各两个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为两个。
7.根据权利要求4所述的一种基于MicroTCA标准的AMC板卡连接方式，其特征在于所述在背板上相互连接的AMC板卡为十二个，此十二个背板上的AMC板卡编号依次为 1-12，十二个AMC板卡形成一环路，将AMC板卡互联通道依次与另外的八个AMC板卡相连， 表现为与其左右相邻的各四个AMC板卡连接，每两个AMC板卡间的AMC板卡互联通道数目为一个。
全文摘要
本发明涉及一种基于MicroTCA标准的AMC板卡结构及其连接方式，包括设置在MicroTCA标准系统背板上的AMC板卡和MCH板卡，其特征在于AMC板卡上还包括有SRIO交换芯片、一块MMC芯片和DSP芯片，其中，SRIO交换芯片上包括数据处理通道、AMC板卡互联通道，数据处理通道与DSP芯片数量相同，数据处理通道连接DSP芯片，AMC板卡互联通道通过AMC连接器连接到背板上；MMC芯片采用ARM单片机芯片，ARM单片机芯片通过IPMI与MCH板卡连接；DSP芯片通过UART连接到ARM单片机芯片上。每一个AMC板卡通过SRIO交换芯片分别与其两侧等数目的AMC板卡建立互联拓扑，将集中于MCH的软硬件压力直接分散到了各个AMC板卡上，节省了MCH的资源空间，均衡了系统的资源分配；并能灵活配置、适时增减带宽，增强了系统的稳定性、可靠性和配置的灵活性，适应高清时代电信设备的设计要求。
文档编号G06F1/16GK102508516SQ20111032528
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者俞鸿骥, 刘毅, 吴国苏州, 张云飞, 杨秀云, 荆亚新, 陈卫明, 陈红 申请人:苏州新海宜通信科技股份有限公司