衡量技術(shù)價(jià)值的真正標(biāo)準(zhǔn)是其承受變革挑戰(zhàn)的能力。要堅(jiān)持下去，技術(shù)的配置、硬件組件和集成策略必須具有內(nèi)在的靈活性原則，這反過來又允許現(xiàn)代化和有效增強(qiáng)。

創(chuàng)新保護(hù)技術(shù)免于過時(shí)，從物流和成本角度來看，這些都是主要威脅。對(duì)于嵌入式計(jì)算應(yīng)用程序尤其如此。最簡單的技術(shù)創(chuàng)新包括研究、開發(fā)、測試和實(shí)施。然而，直到一項(xiàng)創(chuàng)新被引入市場并得到廣泛采用，它才會(huì)真正有助于技術(shù)的壽命。

經(jīng)得起時(shí)間的考驗(yàn)

自 1995 年被 PICMG 采用以來，CompactPCI 在機(jī)械上基于經(jīng)過驗(yàn)證的 Eurocard 外形尺寸，已成功部署在眾多工業(yè)、電信和軍事應(yīng)用中。2001 年的更新創(chuàng)建了基本的 CompactPCI 2.0 核心規(guī)范，該規(guī)范定義了外形尺寸、并行總線、連接器和引腳布局、功耗、冷卻和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

隨后的創(chuàng)新增加了核心規(guī)范，并確保更苛刻的工業(yè)要求也可以適應(yīng) CompactPCI 系統(tǒng)。這些要求包括熱插拔、多計(jì)算、夾層卡上的背面 I/O 和傳導(dǎo)冷卻。然而，在 CompactPCI 系統(tǒng)中，串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接是通過 J2 連接器上專有的、用戶定義的引腳實(shí)現(xiàn)的。這一特性導(dǎo)致 CompactPCI 系統(tǒng)與不同制造商的組件不兼容。

技術(shù)創(chuàng)新和系統(tǒng)固有的靈活性催生了兩個(gè)更新的 PICMG 規(guī)范——CompactPCI PlusIO （PICMG 2.30） 和 CompactPCI Serial （PICMG CPCI-S.0），它們定義了將串行高速信號(hào)通用集成到模塊化 19“ 環(huán)境中。

CompactPCI PlusIO 適用于需要從傳統(tǒng)并行架構(gòu)遷移到串行接口的現(xiàn)有系統(tǒng)，而 CompactPCI Serial 適用于僅基于這些高速串行連接的新系統(tǒng)。CompactPCI Serial 是 PICMG 系列規(guī)范中的最新創(chuàng)新，在經(jīng)典 CompactPCI 外形尺寸中增加了對(duì)串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的更大支持。CompactPCI Serial 于 2011 年 3 月采用，包含對(duì) 3U 和 6U 板尺寸的系統(tǒng)和外圍設(shè)備插槽的定義。

還包括對(duì) 8 個(gè) PCI Express 鏈路、8 個(gè) SATA/SAS 總線、8 個(gè) USB 2.0/3.0 總線和系統(tǒng)插槽上的 8 個(gè)以太網(wǎng)接口的定義，以及用于一般系統(tǒng)管理的信號(hào)。以太網(wǎng)以全網(wǎng)狀連接，傳輸基于經(jīng)過驗(yàn)證的高達(dá) 10BASE-T 的銅連接標(biāo)準(zhǔn)，用于配置冗余安全關(guān)鍵系統(tǒng)。

CompactPCI 串行規(guī)范使 CompactPCI 外形尺寸受益于所有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)芯片中的最新 I/O 增強(qiáng)功能。該規(guī)范將大大提高效率，延長使用壽命，并在未來幾年提高 CompactPCI 外形的首選技術(shù)地位（參見圖 1）。

圖 1： CompactPCI 規(guī)范系列之間的功能和兼容性隨著時(shí)間的推移而發(fā)展。

構(gòu)建完整的系統(tǒng)

與創(chuàng)新改變技術(shù)格局的情況一樣，在采用 CompactPCI 串行后立即推出了幾項(xiàng)產(chǎn)品開發(fā)，以增強(qiáng)這一新規(guī)范的適用性。

例如，CompactPCI Serial 外圍卡系列帶來了廣泛的可用功能，以實(shí)現(xiàn) CompactPCI Serial 在嵌入式計(jì)算環(huán)境中的更快、更輕松的集成。其中包括接口卡、四 GbE 或光纖板、PCI Express （PCIe） 迷你卡和 XMC/PMC 載板，以及多顯示器控制器板、通用接口板、非托管 4+1 端口以太網(wǎng)交換機(jī)、和一個(gè) SATA 硬盤驅(qū)動(dòng)器/固態(tài)磁盤梭。

這些卡可在多種應(yīng)用中與易于配置的系統(tǒng)結(jié)合使用，包括 RAID 系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ) （NAS） 系統(tǒng)、多 CPU 系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集群、安全系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、圖形輸出系統(tǒng)、和無線通信。這些卡還使 CompactPCI Serial 能夠通過高速連接互連多個(gè)板卡。通常處理大量數(shù)據(jù)的 RAID 和 NAS 系統(tǒng)都受益于信息快速準(zhǔn)確傳遞的保證。

CompactPCI 串行系統(tǒng)的擴(kuò)展功能

廣泛的可用外圍板有助于提高系統(tǒng)靈活性，并進(jìn)一步將傳統(tǒng) CompactPCI 系統(tǒng)遷移到更新的基于 CompactPCI 串行的系統(tǒng)，從而滿足高速數(shù)據(jù)傳輸不斷增長的需求。

例如，3U CompactPCI-to-CompactPCI Serial 接口卡可以代替系統(tǒng)插槽卡，并且由于它配備了 PCIe-to-PCI 橋接器，它可以作為最多 7 個(gè) PCI 設(shè)備的主控，支持 32 位和 33 MHz 配置。基于串行的系統(tǒng)可以連接到傳統(tǒng)系統(tǒng)。在這種配置中，CompactPCI Serial 和 CompactPCI 背板可以位于一個(gè)或兩個(gè)單獨(dú)的外殼中。

對(duì)于需要連接外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)或設(shè)備且數(shù)據(jù)傳輸速率要求高的應(yīng)用，例如高速攝像機(jī)，USB 3.0 似乎是首選接口。使用最新 USB 技術(shù)并符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 3U 外形尺寸的外設(shè)板將允許視頻內(nèi)容和數(shù)據(jù)管理越來越多地集成到嵌入式系統(tǒng)中，這些領(lǐng)域包括鐵路和航空電子設(shè)備中的乘客信息或安全和監(jiān)控等領(lǐng)域。

以太網(wǎng)是另一個(gè)在嵌入式系統(tǒng)中迅速開辟更廣闊道路的方面。CompactPCI Serial 可通過支持 IEEE 802.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的完整以太網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)中的總共九張卡（一個(gè)系統(tǒng)插槽、八個(gè)外圍設(shè)備）。CPCI-S.0 規(guī)范針對(duì)對(duì)稱多處理和冗余系統(tǒng)拓?fù)溥M(jìn)行了優(yōu)化。CompactPCI Serial 還處理星型架構(gòu)，這對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)來說已經(jīng)足夠了，但對(duì)于多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說，全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更好。這樣，用于安全關(guān)鍵和/或高可用性應(yīng)用的冗余系統(tǒng)可以通過以太網(wǎng)連接到背板上。

一個(gè)單獨(dú)的外圍卡可以容納多達(dá)四個(gè) 10/100/1000BASE-T 以太網(wǎng)通道，這些通道由一個(gè)通過 x4 PCIe 鏈路連接到背板的以太網(wǎng)控制器控制。隨著使用嵌入式計(jì)算機(jī)的惡劣和移動(dòng)環(huán)境越來越多，基于以太網(wǎng)的 CompactPCI 串行卡通常具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，例如擴(kuò)展溫度范圍和 M12 連接器。

對(duì)于包括 WLAN、GPS 和 GSM 在內(nèi)的高頻移動(dòng)無線功能，CompactPCI 串行外圍卡可以容納兩個(gè) PCIe Mini Card 或兩個(gè)帶有內(nèi)部 PCIe 或 USB 的 ExpressCard，以及兩個(gè) SIM 卡。這提供了更大的靈活性，并有助于避免性能瓶頸或高昂的漫游費(fèi)用，例如當(dāng)火車穿越國家邊界時(shí)。

對(duì)于要求增加 I/O 的各種高速應(yīng)用，通用 3U XMC 或 PMC 載板可以提供對(duì)當(dāng)前高速 XMC 模塊以及各種速度類型的傳統(tǒng) PMC 模塊的即時(shí)訪問。此外，CompactPCI 串行外圍板可以通過 UART 和現(xiàn)場總線接口的單獨(dú)混合提供靈活的串行通信。此外，當(dāng) CompactPCI 串行板配備可配置的 FPGA IP 核時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)將受益于幾乎無限的接口選項(xiàng)，這些選項(xiàng)支持大量計(jì)算功能。

通過采用和創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)長壽

通過不斷適應(yīng)嵌入式計(jì)算系統(tǒng)中穩(wěn)定而快速的進(jìn)步，CompactPCI 標(biāo)準(zhǔn)已被廣泛部署并被廣泛接受為首選技術(shù)，尤其是在任務(wù)關(guān)鍵型和惡劣環(huán)境應(yīng)用中。

隨著創(chuàng)新制造商在如此短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出用于 CompactPCI 串行系統(tǒng)的全面和多功能的接口板陣列，這種耐用和多功能技術(shù)的成熟和廣泛采用將持續(xù)到未來。

審核編輯：郭婷