基于OpenVPX的无人机超高清视频记录平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及信号处理领域，具体涉及一种基于OpenVPX的无人机超高清视频记录平台，可应用于无人机的视频记录平台。
【背景技术】
[0002]目前国内尚无符合VITA65(OPENVPX)标准并支持PCIE互联的高性能超高清视频记录平台，而现有的平台存在可提供的带宽不够高、高密度计算能力较差和可扩展性不够灵活等问题，随着视频分辨率不断增长、数据量急剧增加以及对实时处理速度的更高要求，现有平台已无法满足需求。
【发明内容】
[0003]针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于OpenVPX的无人机超高清视频记录平台，解决现有平台存在的平台可提供的带宽不够高、高密度计算能力较差和可扩展性不够灵活等问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]基于OpenVPX的无人机超高清视频记录平台，包括用于各板之间的信号互联的背板、用于完成系统级控制和数据交换功能的主控交换板、用于完成信号处理功能的处理板、用于完成数据存储和缓冲任务的存储板、1/0板以及用于完成对整个平台的供电功能的电源板；所述背板为基于OpenVPX设备的背板，各板通过与背板连接而采用高速串行协议进行数据通信；另外，平台所有的对外接口均通过所述1/0板实现。
[0006]需要说明的是，所述背板主要采用PCIE、GE和SATA3接口作为数据通路协议。
[0007]需要说明的是，采用集中交换式拓扑结构作为总线拓扑结构，并通过设置一用于总线交换的单元模块进行各功能单元的集中控制和管理，所有单元之间的数据交互均由该单兀t吴块完成。
[0008]需要说明的是，所述主控交换板、存储板、处理板用于与背板连接的高速接插件选用美国Tyco公司的VPX RT2差分连接器实现，1/0板与背板之间的信号连接采用至少4个XMC加至少1个FMC接插件实现。
[0009]需要说明的是，所述1/0板上设置有电源接口、调试接口、对外接口，支持差分信号，并配置有FPGA载板用于接口处理，针对各种接口实现相应的接口转换。
[0010]需要说明的是，主控交换板与电源板位于背板的两端，且主控交换板和电源板的一侧分别预留I/o板和背板连接的接插件位置。主控交换板与电源板位于背板的两端可以利于散热，而采用两侧接插件的方式能够提供较大的接口信号数量的同时其占用的空间能充分用来给主控交换板和电源板散热，从而进一步改善整体的稳定性。
[0011]需要说明的是，所述主控交换板选用Freescale的1.5GHz处理器作为主处理芯片，通过其PCIe X8接口与PCIe交换芯片互联；另外，所述主控交换板外挂DDR SDRAM作为平台处理进程中的外存设备，并通过主处理芯片的专用接口外挂千兆网PHY芯片与背板GE信号互连；除此之外，通过专用的PCIe转SATA芯片与背板的SATA信号互联。
[0012]需要说明的是，所述存储板选用SATA3.0接口作为接口并支持工业级NandFLASH，另外采用板载工业SSD硬盘作为主存储设备；所述存储板在背板上与主控交换板互联，通过主控交换板的数据交换功能可以支持整个处理平台对数据的高速存储需求。
[0013]需要说明的是，所述处理板采用具备高速并行计算特性的FPGA作为主处理单元，通过外挂高速DDR RAM作为信号处理的缓冲区，用LVDS与外部接口传输高速信号，通过PCIe X4与主控交换板进行数据通信。所述处理板满足了平台对高速信号的实时处理。
[0014]需要说明的是，各板上均放置温度传感器对自身工作温度进行检测，检测结果通过主控交换板进行收集；每个温度传感器均设置告警阈值，当超过告警温度时产生告警；另外，各板上设置IPMC负责其所对应单板的温度监控、电压监控以及电控制。
[0015]本发明的有益效果在于:
[0016]1、本发明基于OpenVPX，各板通过与OpenVPX设备的背板连接而采用高速串行协议进行数据通信，这种模块化的设计增强了平台的可维护性和可扩展性；
[0017]2、通过采用主控交换拓扑结构和运用PCIE高速串行协议，为整个平台提高了更高的带宽和高密度计算能力。
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意框图；
[0019]图2为本发明实施例提供的平台网络拓扑结构图；
[0020]图3为本发明实施例提供的主控交换板板位端口定义图；
[0021]图4为本发明实施例提供的存储板板位端口定义图；
[0022]图5为本发明实施例提供的处理板板位端口定义图。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
[0024]如图1所示，基于OpenVPX的无人机超高清视频记录平台包括背板、主控交换板、电源板、存储板、处理板、I/O板。功耗最大的主控板和电源板分别位于两端，并在一侧预留I/O板的接插件，所述接插件采用4个XMC加1个FMC接插件。采用两侧接插件，能够提供较大的接口信号数量，同时由于接插件浪费的空间能充分用来给主控板和电源板进行散热，从而改善整体的稳定性。
[0025]进一步地，背板结构如图2所示，需要说明的是，图中VPX槽位连接背板I/O接口的差分线中因受接插件影响，差分信号的速率分为高速、中速和低速三类，其中“高速”代表差分速率达到3.125Gb/s，“中速”代表差分速率达到2Gb/s，“低速”代表差分速率达到lOOMB/s。在背板上，背板与1/0板的信号连接采用4个XMC加1个FMC接插件实现，1/0板与背板的配高间距为10mm。平台对外接口全部通过1/0板实现。
[0026]进一步地，背板和主控交换板拓扑结构与端口定义为自定义，其中有2个存储板板位，可以插入OpenVPX协议定义的标准存储板，另外3个处理板板位可以支持协议标准的Payload板和Peripheral板。背板高速数据通信总线包括:6路X4 PCIe,2路GE电路接口及 4 路 SATA 3。
[0027]所述主控交换板、存储板、处理板用于与背板连接的高速接插件可具体选用美国Tyco公司的VPX RT2差分连接器实现。
[0028]主控交换板作为平台的核心单板，其位置位于平台的最左侧，有利于单板的散热。主控交换板槽位端口定义分配如图3所示。主控交换板位置对外呈现6路X4的PCIe接口，PCIe采用收发异步时钟