一种VPX高性能数字信号处理板的制作方法

本发明属于信号处理的技术领域，具体涉及一种vpx高性能数字信号处理板。

背景技术：

vpx高性能数字信号处理板卡主要应用于宽带雷达信号处理、宽带雷信号模拟和宽带信号侦查分析等场合。随着雷达信号带宽的不断增长、处理算法的日益复杂以及工作模式的多样化，对信号处理能力、数据传输能力和数据缓存能力的要求不断提高；机载、舰载等恶劣工作环境对数字信号处理板卡的集成度、可靠性和环境适应性提出了更高要求。vpx结构可提高板卡的抗震性；vpx背板采用高性能高速串行连机器，可提高板卡的对外接口能力；vpx规范为单板提供了更大容量的电流，可支撑板卡集成更多信号处理。因此有必要研制一款vpx高性能数字信号处理板卡。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种vpx高性能数字信号处理板，能够实现高速数据处理、大容量高速数据缓存和高速数据交换等功能。

实现本发明的技术方案如下：

一种vpx高性能数字信号处理板，包括4片dsp、32片ddr3sddram、4片flash芯片、1片srioswitch、1片gbeswtich、2片gbephy芯片、1片pcieswitch、1片fpga、1片mcuarm芯片以及对外的物理接口；

其中，2片gbephy芯片分别为：gbephy芯片i和gbephy芯片ii；

每片dsp外挂8片ddr3sdram实现大容量数据的高速缓存；每片dsp外挂一片flash芯片实现dsp程序的存储；4片dsp分为两组，组内通过hyperlink互联；每片dsp有两个sgmii接口，其中一个通过gbephy芯片i输出，另外一个连接到gbeswtich；每片dsp具有一个pcie接口，分别与pcieswitch互联；每片dsp具有1个srio接口，分别与srioswitch互联；gbeswtich除与4片dsp互联外，通过sgmii接口与fpga互联，通过1000base-x接口与vpx连接器p4互联，通过sgmii接口与gbephy芯片ii互联，gbephy芯片ii通过1000base-t接口与vpx连接器p4互联；pcieswitch除与4片dsp互联外，通过pcie接口与fpga互联，通过pcie接口与vpx连接器p4互联；srioswitch除与4片dsp互联外，通过srio接口与fpga互联,通过srio接口分别与vpx连接器p1和vpx连接器p2互联；fpga通过mgt接口与vpx连接器p2互联,通过spi差分接口分别与vpx连接器p3和vpx连接器p5互联；mcuarm与vpx连接器p0互联，实现ipmi管理总线。

有益效果：

本发明能够实现高速数据处理、大容量高速数据缓存和高速数据交换等功能。

附图说明

图1为本发明的数字信号处理板示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明使用dsp、fpga、srio交换芯片、pcie交换芯片、gbe交换芯片、大容量ddr3sdram等来构建一款vpx高性能数字信号处理板卡，实现高速数据处理、大容量高速数据缓存和高速数据交换等功能。

本发明的结构(见图1)主要由四片ti公司的tms320c6678dsp、32片镁光公司的ddr3sdram(型号为mt41k1g8sn-107it)、四片镁光公司的flash芯片(型号为n25q128a11ef840e)一片idt公司的srioswitch(型号为80rxs2448aalgi)、一片broadcom公司的gbeswtich(型号为bcm5396ifb)、两片broadcom公司的gbephy芯片(型号为bcm54640e)、一片plx公司的pcieswitch(型号为pex8609-ba50big)、一片xilinx公司的ku系列fpga(型号为xcku035-1fbva676fbga)、一片stmicroelectronics公司的mcuarm芯片(型号为stm32l071czt6)、一片xilinx公司的spartan3系列fpga(型号为xc3s400an-ft256)以及对外的物理接口部分(5个rj45接口和一组vpx接口，包括p0、p1、p2、p3、p4、p5和p6)和其他辅助电路。其软件主要包括：gbe数据传输、srioswtich配置、srio数据传输、hyperlink数据传输、pcie数据传输、ddr3sdram存储访问；板型：vpx6u标准板型；工作平台：工业控制计算机平台。

本发明的高速数据处理、大容量高速数据缓存和高速数据交换等功能通过以下技术方案实现：

为实现高速数据处理能力，采用4片ti公司的tms320c6678dsp，该dsp具有8个内核，内核的主频可达1.4ghz，每片dsp的理论处理能力为每秒358.4gmac定点运算或者每秒179.2gflop浮点运算。fpga(型号为xcku035-1fbva676fbga)具有1700个dspslice，也具有非常强大的处理能力。

为实现大容量高速数据缓存能力，每片dsp外挂8片容量为1gb的ddr3sdram，可实现8gb的大容量数据缓存能力；每片dsp的ddr3接口速率为1.6gbps，位宽为64bits，理论的访问带宽为12.8gb/s，存储器访问速度非常高。

本发明在一块vpx标准6u板卡上使用以下硬件结构构成一块高性能数字信号处理板：使用四片ti公司的tms320c6678dsp实现高性能数字信号处理功能；每片tms320c6678dsp外挂一片镁光公司的flash芯片(型号为n25q128a11ef840e)实现dsp程序的存储；为实现高速数据交换能力，4片dsp分为两组，组内采用hyperlink互联，hyperlink的理论传输带宽为5gb/s；每片dsp通过1个4x的srio与srioswitch互联，srio接口工作于5gbound的全双工模式，理论传输带宽为2gb/s；每片dsp通过1个1x的pcie与pcieswitch互联，pcie接口工作于5gbound的全双工模式，理论传输带宽为500mb/s；每片tms320c6678dsp有两个sgmii接口，其中一个通过gbephy芯片(型号为bcm54640e)以前面板rj45网口的形式输出，另外一个连接到gbeswtich(型号为bcm5396ifb)；sgmii接口工作于1gbound的全双工模式，理论传输带宽为125mb/s；srioswitch在vpx连接器上共计实现了6个4x的srio接口，srio接口工作于12.5gbound的全双工模式，理论传输总带宽为30gb/s；pcieswitch在vpx连接器上共计实现了1个1x的pcie接口，pcie接口工作于5gbound的全双工模式，理论传输总带宽为500mb/s；fpga(型号为xcku035-1fbva676fbga)在vpx连接器上实现了1个8x的mgt接口，mgt接口工作于12.5gbound的全双工模式，理论传输带宽为10gb/s。

每片tms320c6678dsp具有一个1x/2x、gen2的pcie接口，采用1x、gen2的模式直接与pcieswitch(型号为pex8609-ba50big)互联；每片tms320c6678dsp具有1个4x、5gbps的srio接口，与srioswitch(型号为80rxs2448aalgi)互联；gbeswtich除与4片tms320c6678dsp互联外，通过1xsgmii接口与xcku035-1fbva676fbgafpga互联，通过2个1x1000base-x接口与vpx连接器p4互联，通过2个sgmii接口与一片gbephy芯片互联在vpx连接器p4上实现2个1x1000base-t接口；pcieswitch除与4片tms320c6678dsp互联外，通过1xpcie接口与xcku035-1fbva676fbgafpga互联，通过1xpcie接口与vpx连接器p4互联；srioswitch除与4片tms320c6678dsp互联外，通过1个4xsrio接口与xcku035-1fbva676fbgafpga互联,通过4个4xsrio接口与vpx连接器p1互联，通过2个4xsrio接口与vpx连接器p2互联；xcku035-1fbva676fbgafpga通过1个8x的mgt接口与vpx连接器p2互联,通过8个4p的spi差分接口与vpx连接器p3互联；通过8个4p的spi差分接口与vpx连接器p5互联；mcuarm与vpx连接器p0互联，实现ipmi管理总线；vpx连接器p6上定义了2组基于rs422的uart接口以及3对差分时钟信号。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。