浅析如何规范化设计CPCI总线加固计算机

摘 要：本文结合当前主流的CPCI总线加固计算机技术，在简介加固计算机规范化设计意义的前提下，为如何规范化设计CPCI总线加固计算机进行了探讨。

关键词：规范化设计；加固计算机；CPCI总线

中图分类号：TP302

当前计算机技术的发展过程中，在COTS技术应用的大背景下，加固计算机设计的进行过程需要遵循商业类或工业类的相关国际标准，通过对各项标准的运用进行设计，可以节省软件的开发费用，进而成熟的商业软件，也进一步缩短了研制周期和时间，但是它受环境影响的特点，使得它不能对工业计算机或商业计算机的硬件形式进行照搬照抄，而是要根据用户的实际需要，综合分析考虑其加固电路、三防设计以及隔振缓冲等方面的因素。

1 CPCI总线加固计算机规范化设计

1.1 机箱结构的规范化设计

在当前的技术发展过程中，CPCI加固计算机在设计的时候要符合GB/T 19520.3―2004和482.6mm系列的电子设备机械结构尺寸，面板宽度为482.6mm，适应19英寸标准机柜上架结构，其面板的高度则为U的整数倍，而U=44.45mm。

1.2 插件箱结构的规范化设计

插件箱是插件的安装承载结构，是CPCI总线加固计算机的重要组成部分，一般分为3UHE 6U两种规格，构成部分主要有插件印制板、导轨、导轨板以及侧板等[1]。

在规范化设计CPCI总线架构计算机的过程中，为了使背板和插件板可以实现精准对接，首先要保证插箱和插件板的装配精度，其次要采取统一的装配基准当前主要有GB/T 19520.3―2004和GB/T 19520.11―2004等标准，要保证其零部件和装配基准等与相关规定相一致。除此之外，在设计插件箱的各个单元的时候，插件导轨应符合ISC 60297―3：1984，侧板高度变化的设置受插卡间距要受卡间距20.32mm标准的限制，插拔器助力结构要符合IEC 60297―5―101的相关规定等等，并结合CPCI加固计算机的相关环境要求设计标准件和通用件。

1.3 CPCI插件板结构的规范化设计

在CPCI的总线加固计算计的发展中，其封装结构是基于IEE1101.10定义的欧式板卡外形等，有两种尺寸可供选择，分别是3U和6U两种不同高度的面板，相应的，插件板分为3U―4HP（4×5.08）和6U―8HP（8×5.08）等规格，各种规格在面板的宽高度尺寸方面体现出了不同，但是其组成部分基本没有什么差别。插件板的组成部分主要有印制板、弹簧片、提手、面板等，其中，对于提手及面板、弹簧片等附属件的选择，可选用市售的成熟产品。3UCPCI板卡插件主要有100mm×160mm厚度为1.6mm规格的印制板。

（1）印制板的4―?3通孔四周安装元器件和布线的时候，不能占据孔中心直径为？10的圆型区域；（2）印制板在预设?3通孔的基础上了插件面板运用M2.5螺丝实现装联；（3）在板卡两侧的阴影区域不能安装元器件，更不能布线，此区域主要是用于结构的装配接触区，用于板卡的装配。

1.4 CPCI系统板设计

以x86系统为例，在规范化设计CIPI总线加固计算机设计过程中，中央处理器、接口电路以及内存控制器和图形、接口控制器一起组成了系统板，对于此部分的设计应遵循CPCI规范的相关要求。在设计的过程中，为了减少CPCI总线的信号线分支对总线造成的影响，应对总线信号进行串联电阻匹配，如ADO～AD31、STOP#、INTA#、GNT#9等等，匹配电阻的阻值为10Ω，并且其到CPCI连接器的距离应小于0.6英寸。

基于电磁兼容及信号完整性方面的考虑，布线时应注意以下几点：CPCI信号线特征阻抗为65Ω±10%，时钟线长于其他信号线，地址线长度的差距在10mm以内，时钟线之间的距离严格相等，并且，CPCI连接器到10Ω终端匹配的串联电阻的距离要严格小于0.6英寸。

在设计CPCI总线加固计算机的过程中，从提高系统互换性以及保障性、维修性角度来看，在CPCI总线标准中，对于系统板的J3、J4、J5用户的I/O接口输出应相应增加相关规定，如表1所示：

表1 CPCI系统对外接口

对外接口 接口信号内容

J1&J2 符合标准CPCI总线规范，最多扩展7路CPCI设备

J3 PICMG2.16分组交换底板规范预留接口

J4 DVI、LVDS、SATA、USB、LAN

J5 LPT、FDD、LPT、USB、PS2

如上表，接口包括计算机配置的基本接口电路，可满足不同的需求，可利用CPCI总线进行接口和功能的扩展，满足额外接口功能的的扩展，促进接口的设计。

1.5 CPCI底板设计

CPCI有3U和6U两种无源底板，其中6U底板的每一槽可配5个针孔式连接器，3U的每一槽最多能配置P1和P2两个连接器，而在CPCI底板的设计中，其底板插槽分为扩展槽和系统插槽两种，扩展槽除CLK、GNT#和REQ#外，其他O信号都在同一根总线上，而系统槽向扩展槽传送PCI信号。

CPCI底板电源通常应包括―12V、5V、3.3V、12V、V（I/O）。其底板电源一般由

标准的CPCI电源或者是外部ATX电源输入，在背板的设计进行过程中，应设计提供标准的CPCI电源座，其信号抗值要求的标准为65Ω±10%，并依据微带线和带状线的阻抗要求和板厚度计算好层叠的厚度。

1.6 CPCI 扩展卡设计

CPCI扩展卡分为3U和6U两种，其中，一个CPCI扩展卡只支持一个PCI设备，扩展卡的PCI时钟信号走线长度应在63.5mm±2.54mm，并且扩展卡J1、J2上的信号走线长度应不大于63.5mm，PCI信号走线抗阻控制在65Ω±10%的范围之内。

1.7 CPCI电源设计

在规范化设计CPCI总线加固计算机时，CPCI电源的上电时序要保证上电时+12V和+5V，大于或等于+3.3V，相互间的上升间隔时间小于等于20ms，接插件采用符合CPCI规定的47芯接插件，电气接口则应符合《电源接口规范》的相关规定。

2 结束语

综上所述，CPCI技术在加固计算机中的应用过程是时时创新和改进的，对其的应用应紧跟科技发展的新潮流，通过CPCI总线加固计算机设计的规范化，提高产品的标准化程度，实现简化设计，缩短相关产品的开发周期，增强产品的互换性，对生产的流程进行监护，促使产品设计质量的不断提高，有利于产品的优化升级，更进一步推进我国信息化时代的进程。

参考文献：

[1]梁俊，陈立芳，王凡.CPCI总线加固计算机的规范化设计[J].计算机与现代化，2013（09）：117-120+125.

[2]李卫.基于CPCI总线的加固计算机设计[J].山西电子技术，2010（05）：19-21.

作者单位：西安应用光学研究所，西安 710065