PXIe总线嵌入式零槽控制器的制作方法

本发明属于测试测量技术领域，具体涉及一种PXIe总线嵌入式零槽控制器。

背景技术：

随着信息化技术的高速发展，被测信号频率越来越高，测试数据吞吐量越来越大，PXIe总线自动测试系统以高性能、高带宽、高可靠性等特点，逐步成为测试测量技术领域发展的趋势。

PXIe总线自动测试系统中，PXIe机箱为PXI/PXIe功能模块提供连接平台，可为各模块提供工作电源、触发等功能，PXIe总线零槽控制器实现对PXIe机箱内各功能模块的通讯及控制。

PXIe总线零槽控制器是PXIe总线自动测试系统中的基础设备，用于系统中各功能模块的控制与通信，按照实现方式的不同，通常分为嵌入式和外挂式两种类型。PXIe总线PXIe总线嵌入式零槽控制器将计算机和PXIe通信链路扩展功能集于一体，能够有效提升PXIe总线自动测试系统的集成度。

PXIe总线嵌入式零槽控制器属于测试测量技术领域，符合PCIe总线规范R2.0和PXIe硬件规范R1.0，满足自动测试系统对高速数据传输的需求。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种PXIe总线嵌入式零槽控制器，主要由核心板和主板两部分组成，为PXIe 3槽位3U标准模块，插入PXIe机箱的系统槽中，可组成以PXIe机箱和功能模块为核心的自动测试系统。

本发明的技术方案在于：

PXIe总线嵌入式零槽控制器，包括核心板以及主板，所述的核心板与主板之间通过连接器AB和连接器CD连接；所述的核心板包括CPU、内存以及Intel QM77 芯片组；Intel QM77 芯片组引出VGA 信号、LVDS 信号、8×USB2.0 信号、6 路PCIe 总线信号、GPIs/GPOs 信号、4×SATA 信号、Ethernet信号、LPC 总线信号、SMBUS 信号、电源管理和控制信号以及I²C信号至AB连接器； Intel QM77 芯片组引出3×HDMI /DVI/DisplayPort 信号、PCI 总线信号、IDE 信号以及风扇控制器信号至CD连接器。

所述的主板通过连接器AB和连接器CD引出核心板信号，实现DVI-I接口电路、RS-232串口电路、千兆以太网口、USB接口、GPIB接口电路、TRIG接口电路、PXIe接口电路各部分功能以及复位功能；并通过模拟ATX供电时序电路提供核心板所需电源以及电压变换提供主板所需电源。

所述的PXIe接口电路包括PXIe系统槽连接器、时钟电路以及PCIe交换开关，其中，PXIe接口电路通过PCIe交换开关将连接器AB引出的×4 PCIe信号扩展为4路×4 PCIe信号送至PXIe系统槽；其中，时钟电路通过PCIe时钟缓冲器扩展出5路参考时钟，1路供给PCIe交换开关，另外4路供给4路×4 PCIe链路；PXIe接口及PCIe时钟电路实现与机箱背板的4路×4PCIe链接，并提供PCIe链路工作所需的时钟。

所述的GPIB接口电路包括依次连接的PCI接口总线芯片、FPGA、GPIB总线驱动器以及GPIB总线接口，所述的FPGA通过IP核设计实现配置，实现PCI总线与GPIB总线的转换。

所述的TRIG接口电路包括依次连接的I²C IO扩展芯片、逻辑总线开关、前面板TRIG、缓存驱动芯片以及机箱背板；

TRIG接口电路通过I²C IO扩展芯片扩展出8路数字IO，作为逻辑总线开关的使能信号，前面板TRIG接口与机箱背板的8路TRIG信号作为逻辑总线开关的输入输出信号，通过控制逻辑总线开关的使能信号，实现前面板接口与机箱背板的8路TRIG信号双向触发功能。

所述的DVI-I接口电路包括HDMI电平转换器、电平转换与同步缓冲器以及DVI-I连接器；其中，HDMI电平转换器的输出直接与DVI-I连接器的DVI-D 信号连接，电平转换与同步缓冲器的输出与DVI-I连接器的VGA信号连接。

本发明的技术效果在于：

PXIePXIe总线嵌入式零槽控制器集成计算机和PXIe链路功能，使用灵活方便，提升了系统的集成度，在便携式系统更具优势。

附图说明

图1为PXIe总线嵌入式零槽控制器总体原理框图。

图2为PXIe总线嵌入式零槽控制器核心板原理框图。

图3为主板之PXIe接口电路原理框图。

图4为主板之GPIB接口电路原理框图。

图5为主板之TRIG接口电路原理框图。

图6为主板之DVI-I接口电路原理框图。

图7为主板之模拟ATX供电时序电路原理框图。

图8为主板之其它接口电路原理框图。

具体实施方式

PXIe总线嵌入式零槽控制器，包括核心板以及主板，所述的核心板与主板之间通过连接器AB和连接器CD连接；所述的核心板包括CPU、内存以及Intel QM77 芯片组；Intel QM77 芯片组引出VGA 信号、LVDS 信号、8×USB2.0 信号、6 路PCIe 总线信号、GPIs/GPOs 信号、4×SATA 信号、Ethernet信号、LPC 总线信号、SMBUS 信号、电源管理和控制信号以及I²C信号至AB连接器； Intel QM77 芯片组引出3×HDMI /DVI/DisplayPort 信号、PCI 总线信号、IDE 信号以及风扇控制器信号至CD连接器。

所述的主板通过连接器AB和连接器CD引出核心板信号，实现DVI-I接口电路、RS-232串口电路、千兆以太网口、USB接口、GPIB接口电路、TRIG接口电路、PXIe接口电路各部分功能以及复位功能；并通过模拟ATX供电时序电路提供核心板所需电源以及电压变换提供主板所需电源。

所述的PXIe接口电路包括PXIe系统槽连接器、时钟电路以及PCIe交换开关，其中，PXIe接口电路通过PCIe交换开关将连接器AB引出的×4 PCIe信号扩展为4路×4 PCIe信号送至PXIe系统槽；其中，时钟电路通过PCIe时钟缓冲器扩展出5路参考时钟，1路供给PCIe交换开关，另外4路供给4路×4 PCIe链路；PXIe接口及PCIe时钟电路实现与机箱背板的4路×4PCIe链接，并提供PCIe链路工作所需的时钟。

所述的GPIB接口电路包括依次连接的PCI接口总线芯片、FPGA、GPIB总线驱动器以及GPIB总线接口，所述的FPGA通过IP核设计实现配置，实现PCI总线与GPIB总线的转换。

所述的TRIG接口电路包括依次连接的I²C IO扩展芯片、逻辑总线开关、前面板TRIG、缓存驱动芯片以及机箱背板；

TRIG接口电路通过I²C IO扩展芯片扩展出8路数字IO，作为逻辑总线开关的使能信号，前面板TRIG接口与机箱背板的8路TRIG信号作为逻辑总线开关的输入输出信号，通过控制逻辑总线开关的使能信号，实现前面板接口与机箱背板的8路TRIG信号双向触发功能。

所述的DVI-I接口电路包括HDMI电平转换器、电平转换与同步缓冲器以及DVI-I连接器；其中，HDMI电平转换器的输出直接与DVI-I连接器的DVI-D 信号连接，电平转换与同步缓冲器的输出与DVI-I连接器的VGA信号连接。

如图7所示为PXIe嵌入式控制器主板之模拟ATX供电时序电路原理框图，PXIe机箱接通交流电时，+5Vaux电源为PXIe总线嵌入式零槽控制器供电；PXIe机箱电源开关按下时，其背板输出PWR_BTN#信号至PXIe总线嵌入式零槽控制器，PXIe总线嵌入式零槽控制器产生SUS_S3#信号，经反向电路转换后连接至机箱背板的PS_ON信号，PXIe机箱检测到该信号后，启动+12V、+5V、+3.3V电源输出；PXIe总线嵌入式零槽控制器通过电源监控芯片对背板+12V、+5V、+3.3V三种电源同时监测，当+12V、+5V、+3.3V电源均稳定输出时，PXIe机箱背板系统槽输出PWR_OK信号，控制延时电路使PWR_OK信号延迟至少100ms后送入PXIe总线嵌入式零槽控制器；PXIe总线嵌入式零槽控制器检测到PWR_OK信号后，表示各路电源输出均正常，PXIe总线嵌入式零槽控制器开始正常上电，BIOS运行，产生系统复位及外设复位。

如图8所示为PXIe嵌入式控制器主板之其它接口电路原理框图，包括网口、USB2.0接口、串口、复位及指示灯设计。千兆以太网接口中的LAN Magnetic用于电气隔离和共模抑制，增强传输距离和抗干扰能力。USB接口的电源分配电路用于USB接口的过流保护；保护电路用于对USB电路的ESD保护。串口电路通过USB转UART桥接芯片实现USB到RS232串口信号的转换。复位电路主要通过外复位按钮实现整个系统的复位。指示灯包括电源指示灯、硬盘指示灯、2个用户指示灯和2个网络状态指示灯，便于用户观察零槽控制器的工作状态。