CN104281220A - 一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡 - Google Patents
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Abstract
一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,包括:阻抗控制电路板、PCI Express板卡连接块、PCI Express接口插座、CPCI Express信号插头XJ3、CPCI Express电源插头XJ4、6U板卡挡板、上助拔器和下助拔器。阻抗控制电路板中前部接有PCI Express接口插座,中后部通过螺钉固定安装有PCI Express板卡连接块,后部通过螺钉固定安装有6U板卡挡板、上助拔器和下助拔器。本发明拓展各种PCI Express板卡的应用范围,使其在具有6U CompactPCI Express插槽的商用和工业控制计算机中进行方便的安装使用,大幅度降低了6U CPCI Express系统的集成难度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,使得商用和工业控制台式计算机中,符合PICMG EXP.0 R1.0标准的6U CPCI Express总线插槽能兼容安装使用具有PCI Express总线接口并符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0标准的各种功能板卡(简称:PCI Express板卡)。从而使得PCI Express板卡可以在CPCIExpress总线的6U插槽中进行安装、使用、调试与测试。本发明属于计算机通信,计算机辅助测试及自动测试领域。
背景技术
PCI Express是新一代的计算机串行总线,其以协议替代了传统的同步或异步时序逻辑总线接口,具有传输速率高、节省硬件资源、无串扰、无码间干扰、无信号偏移、无直流偏置等突出特点。所以,一经推出就得到了广泛的重视和应用。
CompactPCI Express是国际工业计算机制造者联合会(PCI Industrial Computer Manufacturer's Group,简称PICMG)既CompactPCI(Compact Peripheral Component Interconnect,简称CPCI,中文称为紧凑型PCI)后,于2005推出发布的紧凑型Express标准(即PICMG EXP.0 R1.0)。
CompactPCI Express一方面继承了CompactPCI的原有技术优势,采用高可靠3U或6U欧卡结构,改善了散热条件、提高了抗振动冲击能力、符合电磁兼容性要求,采用2mm密度的高速针孔连接器替代PCI Express中的金手指式互连方式,进一步提高了可靠性,保持了高速差分信号完整性,并增加了负载能力。另一方面更为重要的是,CompactPCI Express中传输的主要是高速、低摆幅差分信号,兼容了PCI Express总线的全部接口协议。由于CompactPCI Express的独到优势,其在电信、计算机通信、工控与测试、航空航天等领域有着非常广阔的应用前景。
目前,PCI Express板卡种类丰富,已经有着广泛的应用,如图像采集卡、显卡、AD采 集卡、DA输出卡、IO卡、示波器卡、万用表卡、RS422/485/232卡、1553B卡等等。而在测控领域由于CompactPCI Express结构上的优势,从而对相应的CompactPCI Express总线接口板卡提出了开发和应用的要求与需求。虽然PCI Express与CompactPCI Express接口协议完全相同,但是,由于PCI Express板卡在连接器、总线接口定义、板卡尺寸等方面与CompactPCI Express总线板卡的不同,导致现有各种PCI Express板卡根本无法直接在CompactPCI Express计算机平台中安装、应用和调试。从而需要另外开发CompactPCI Express板卡,进而使得开发成本和周期增加,给用户带来极大的不便。
因此,针对上述问题非常有必要为PCI Express板卡开发出一个能直接安装PCI Express板卡的6U CompactPCI Express总线板卡,以使得各种PCI Express板卡在6U CompacPCI Express计算机平台上能够方便的安装、使用、测试和调试,从而拓展应用、缩短系统集成周期、降低开发难度和成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,用于将商用和工业控制计算机中符合PICMG EXP.0 R1.0标准的CPCI Express插槽转换为符合PCIExpress规格的插槽,以使PCI Express板卡可以方便的安装于符合PICMG EXP.0 R1.0标准的6U CPCI Express转接卡上,从而使得现有各种符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0标准的PCI Express板卡可以在具有6U CompactPCI Express插槽的普通商用和工业控制计算机中进行方便的安装使用、调试和测试。
本发明中的安装、转接包括:
其一,将PCI Express板卡固定于6U CPCI Express转接卡上;
其二,将PCI Express物理插槽转换为CPCI Express信号插头XJ3和电源辅助插头XJ4;
其三,利用阻抗控制电路板转接的信号至少包括参考时钟差分信号、接收差分信号、发送差分信号和参考地信号;
其四,利用阻抗控制电路板转接电路板转接的电源包括+12V和+3.3V直流电源。
本发明一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,包括:一阻抗控制电路板、一PCI Express板卡连接块、一PCI Express接口插座、一CPCI Express信号插头XJ3、一CPCI Express电源插头XJ4、一6U板卡挡板、一上助拔器、一下助拔器。它们之间的位置连接关系是:阻抗控制电路板的前部边缘分别压接有CPCI Express信号插头 XJ3和CPCI Express电源插头XJ4,其中前部连接有PCI Express接口插座;阻抗控制电路板的中后部通过螺钉固定安装有PCI Express板卡连接块,其后部通过螺钉固定安装有6U板卡挡板、上助拔器和下助拔器。
所述一阻抗控制电路板,呈矩形状,其包括一道接口板卡安装长槽用以通过螺钉固定安装PCI Express板卡连接块;其还包括PCB走线,用以将PCI Express插座中的电源信号传输至CPCI Express电源插头,并将PCI Express插座中的低摆幅差分信号(典型的如LVDS信号)高速、低损耗、短距离地传输至CPCI Express信号插头。
所述一PCI Express板卡连接块,其为矩形六面体,其后面有一螺纹通孔,用以通过螺钉与阻抗控制电路板固连在一起;其左面有一螺纹孔,用以通过螺钉与PCI Express板卡挡板固连在一起。
所述一PCI Express接口插座,其位于阻抗控制电路板的中前部,用以与PCI Express板卡的金手指部分进行物理连接,传递信号和电源。
所述一CPCI Express信号插头XJ3,其位于阻抗控制电路板的前部边缘,用以与6U CPCI Express背板中的XP3信号插槽进行物理连接,传递信号。
所述一CPCI Express电源插头XJ4,其位于阻抗控制电路板的前部边缘,用以与6U CPCI Express背板中的XP4电源插槽进行物理连接,传递电源。
所述一6U板卡挡板,安装于阻抗控制电路板后部,其上设有一个U型槽用以穿过PCI Express板卡信号电缆。
所述一上助拔器,与阻抗控制电路板和6U板卡挡板固连在一起。
所述一下助拔器,与阻抗控制电路板和6U板卡挡板固连在一起。
其中,所述阻抗控制电路板外形尺寸符合6U PXI Express Hardware Specification R1.0板卡标准。
其中,所述阻抗控制电路板上的接口板卡安装长槽为一矩形槽,其水平中心线距离PCI Express接口插座A1引脚下方至少52mm处。
其中,所述的阻抗控制电路板为四层及以上多层电路板,其差分信号线的长度小于4英寸(约100mm),差分特性阻抗为100Ω±10Ω。
其中,所述的阻抗控制电路板中信号线对参考地的单端特性阻抗为50Ω±10Ω。
其中,所述的阻抗控制电路板中两根属于同一对差分信号的信号线的长度差小于0.127mm(5mil)。
其中,所述PCI Express板卡连接块,其左面的螺纹孔中心与其后面的垂直距离为4±1mm,与其上面的垂直距离为2mm~5mm之间。
其中,所述的PCI Express接口插座为符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0规范的PCI Express插座。可以采用X1、X4或X8的PCI Express接口插座。
其中,所述PCI Express接口插座采用PCI Express弯针插座;并且PCI Express接口插座A1引脚位于CPCI Express信号插头XJ3的A1引脚的后部,它们之间的水平距离在21mm~35mm之间,垂直距离在-9mm~30mm之间。
其中,所述CPCI Express信号插头XJ3和CPCI Express电源插头XJ4安装位置符合PXI Express Hardware Specification R1.0标准。CPCI Express信号插头传递的信号至少包括参考时钟差分信号、接收差分信号、发送差分信号和参考地信号。CPCI Express电源插头XJ4传递的电源包括+12V和+3.3V直流电源。
其中,PCI Express接口插座的X1、X4、X8发送差分信号,分别对应转接到CPCI Express信号插头XJ3的X1、X4、X8发送差分信号引脚。PCI Express接口插座的X1、X4、X8接收差分信号,分别对应转接到CPCI Express信号插头XJ3的X1、X4、X8接收差分信号引脚。
本发明一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其优点及功效在于:本发明可以大幅度拓展现有商用和工业控制计算机中符合PICMG EXP.0 R1.0标准的6U CPCI Express插槽的应用,使其兼容安装使用各种符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0标准的PCI Express板卡。进而大幅度降低了6U CPCI Express系统的集成难度和使用成本,缩短了开发周期。从而也使得现有各种PCI Express板卡可以在具有6U CompactPCI Express插槽的普通商用和工业控制计算机中进行方便的安装使用、调试和测试,大幅度拓展了应用范围。本发明结构简单、使用非常方便。
附图说明
图1A所示为本发明的6U转接卡的正视图。
图1B所示为本发明的6U转接卡的背视图。
图1C所示为本发明的6U转接卡的轴侧视图。
图2所示为图1A中6U挡板106的外形尺寸图。
图3所示为图1A中的阻抗控制电路板101的外形尺寸图。
图4所示为图1A中PCI Express板卡连接块105透视图。
图5A所示为图1A中的阻抗控制电路板101 PCB顶层设计图。
图5B所示为图1A中的阻抗控制电路板101 PCB底层设计图。
图中具体标号说明如下:
101 阻抗控制电路板 102 PCI Express接口插座
103 CPCI Express信号插头 104 CPCI Express电源插头
105 PCI Express板卡连接块 106 6U板卡挡板
107 上助拔器 108 下助拔器
109 M3螺钉 110 挡板U型槽
401 板卡连接块上面 402 板卡连接块左面
403 板卡连接块前面 404 板卡连接块后面
405 板卡连接块右面 406 板卡连接块下面
407 板卡连接块螺纹孔 408 板卡连接块螺纹通孔
501 CPCI Express电源插座孔 502 CPCI Express信号插座孔
503 PCI Express接口插座孔
504 PCI Express接口板卡安装长槽
本发明中涉及到的单位符号说明如下:
Ω 欧姆
mm 毫米
具体实施方式
下面以能够实现PCI Express X1转CPCI Express X1的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡为例,对本发明的具体实施方式进行描述。
请参照附图1A、图1B、图1C,本发明一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡包括:一阻抗控制电路板101、一PCI Express接口插座102、一CPCI Express信号插 头XJ3103、一CPCI Express电源插头XJ4104、一PCI Express板卡连接块105、一6U板卡挡板106、一上助拔器107、一下助拔器108、一M3螺钉109。
所述阻抗控制电路板101的中前部布置有PCI Express接口插座102,用以与PCI Express接口板卡进行物理连接,传递信号和直流电源。
所述阻抗控制电路板101的中后部开有一道宽3mm,长53mm的接口板卡安装长槽504,其水平中心线距离PCI Express接口插座A1引脚下方52.5mm,参照附图3,尺寸数据单位为mm。
所述阻抗控制电路板101的中后部安装连接有PCI Express板卡连接块105。
所述阻抗控制电路板101的前部边缘压接有CPCI Express信号插头103,用以与CPCIExpress接口机箱XP3信号插槽进行物理连接,传递信号。
所述阻抗控制电路板101的前部边缘压接有CPCI Express电源插头104,用以与CPCIExpress接口机箱XP4电源插槽进行物理连接,传递直流电源。
所述阻抗控制电路板101的后部6U板卡挡板106与上个助拔器107和下助拔器108通过螺钉安装于阻抗控制电路板101上。
其中,阻抗控制电路板101外形符合标准6U PXI Express Hardware Specification R1.0接口板卡标准,具体外廓尺寸参照附图3,尺寸数据单位为mm。
其中,阻抗控制电路板101是一个四层阻抗控制电路板。
其中,所述阻抗控制电路板101的第一层(L1)为信号层1,第二层(L2)为接地层,第三层(L5)为电源层,第四层(L6)为信号层2。每层及其相关的叠层厚度如下表1所示。
表1
层号 | 类型 | 厚度(mil) |
L1 | 0.60 | |
半固化片 | 4.00 | |
L2 | 1.20 | |
芯板 | 53.4 | |
L3 | 1.20 | |
半固化片 | 4.00 | |
L4 | 0.60 |
其中,参照附图4,所述PCI Express板卡连接块105尺寸为:15mmX8mmX8mm,其板卡连接块后面404开有一M3螺纹通孔,板卡连接块左面402开有一M3螺纹孔,板卡连接 块后面的螺纹通孔中心线与板卡连接块上面401的垂直距离为4mm、与板卡连接块右面405的垂直距离为3mm,板卡连接块左面402的螺纹孔407中心线与其板卡连接块后面404和板卡连接块上面401的垂直距离均为4mm,M3螺纹通孔408用于与阻抗控制电路板101通过M3螺钉穿过阻抗控制电路板的接口板卡安装长槽504连接固定,板卡连接块左面402的M3螺纹孔407用于与PCI Express接口插卡挡板用M3螺钉连接固定。
其中,所述PCI Express接口插座102具体布置在阻抗控制电路板101的中前部,参照附图3,尺寸数据单位为mm。
其中,PCI Express接口插座102采用弯针接口插座,本示例采用Tyco Electronics公司的编号为1761465-1的连接器。
其中,PCI Express接口插座102上的管脚及其信号定义如下列表2所示,其符合PCIExpress Card Electromechanical Specification Revision 2.0规范。
表2
其中,所述CPCI Express信号插头XJ3和CPCI Express电源插头XJ4安装位置符合PXI Express Hardware Specification R1.0标准。
其中,所述CPCI Express信号插头103,选用ERNI公司的编号为973028的连接器。
其中,所述CPCI Express信号插头103,用以与CPCI Express接口机箱XP3信号插槽进行物理连接,传递信号。
请参照下列表2,CPCI Express信号插头103管脚及其信号定义如表3所示,其符合CPCIExpress Hardware Specification Revision 1.0规范。
表3
其中,所述CPCI Express信号插头103,选用ERNI公司的编号为214443的连接器。
其中,所述CPCI Express电源插头104用以与CPCI Express接口机箱XP4电源插槽进行物理连接,传递直流电源。
请参照下列表3,CPCI Express电源插头104管脚及其信号定义如下表4所示,其符合CPCI Express Hardware Specification Revision 1.0规范。
表4
其中,PCI Express接口插座102与CPCI Express信号插头103和CPCI Express电源插头104的信号转接关系参考下表5。
其中,对于所述阻抗控制电路板101上所有信号层的信号走线,其单端阻抗为50Ω±10Ω,其差分阻抗为100Ω±10Ω。
其中,阻抗控制电路板101上信号阻抗控制的方法是,差分信号线宽度为5mil,一对差分信号线中的两条信号线的之间的间距为8mil,不同的差分信号线对之间的距离应大于至少20mil。通过信号阻抗计算可得到差分信号线的差分阻抗为101.8Ω,单端阻抗为51.78Ω,PCB具体布线参照图5A、图5B。其上设有CPCI Express电源插座孔501,CPCI Express信号插座孔502和PCI Express接口插座孔503。
表5
其中,所述6U板卡挡板106与两个助拔器通过螺钉连接安装于阻抗控制电路板101上,其在中心开有一道深10mm,长60mm的U型槽,用于穿出PCI Express板卡信号电缆,参考图2,尺寸数据单位为mm。
Claims (10)
1.一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:它包括:一阻抗控制电路板、一PCI Express板卡连接块、一PCI Express接口插座、一CPCI Express信号插头XJ3、一CPCI Express电源插头XJ4、一6U板卡挡板、一上助拔器和一下助拔器;阻抗控制电路板的前部边缘分别压接有CPCI Express信号插头XJ3和CPCI Express电源插头XJ4,其中前部连接有PCI Express接口插座;阻抗控制电路板的中后部通过螺钉固定安装有PCI Express板卡连接块,其后部通过螺钉固定安装有6U板卡挡板、上助拔器和下助拔器;
所述一阻抗控制电路板,呈矩形状,其包括一道接口板卡安装长槽用以通过螺钉固定安装PCI Express板卡连接块;其还包括PCB走线,用以将PCI Express插座中的电源信号传输至CPCI Express电源插头,并将PCI Express插座中的低摆幅差分信号高速、低损耗、短距离地传输至CPCI Express信号插头;
所述一PCI Express板卡连接块,其为矩形六面体,其后面有一螺纹通孔,用以通过螺钉与阻抗控制电路板固连在一起;其左面有一螺纹孔,用以通过螺钉与PCI Express板卡挡板固连在一起;
所述一PCI Express接口插座,其位于阻抗控制电路板的中前部,用以与PCI Express板卡的金手指部分进行物理连接,传递信号和电源;
所述一CPCI Express信号插头XJ3,其位于阻抗控制电路板的前部边缘,用以与6UCPCI Express背板中的XP3信号插槽进行物理连接,传递信号;
所述一CPCI Express电源插头XJ4,其位于阻抗控制电路板的前部边缘,用以与6UCPCI Express背板中的XP4电源插槽进行物理连接,传递电源;
所述一6U板卡挡板,安装于阻抗控制电路板后部,其上设有一个U型槽用以穿过PCI Express板卡信号电缆;
所述一上助拔器,与阻抗控制电路板和6U板卡挡板固连在一起;
所述一下助拔器,与阻抗控制电路板和6U板卡挡板固连在一起;
所述阻抗控制电路板外形尺寸符合6U PXI Express Hardware Specification R1.0板卡标准。
2.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述阻抗控制电路板上的接口板卡安装长槽为一矩形槽,其水平中心线距离PCI Express接口插座A1引脚下方至少52mm处。
3.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述的阻抗控制电路板为四层及以上多层电路板,其差分信号线的长度小于4英寸,差分特性阻抗为100Ω±10Ω。
4.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述的阻抗控制电路板中信号线对参考地的单端特性阻抗为50Ω±10Ω。
5.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述的阻抗控制电路板中两根属于同一对差分信号的信号线的长度差小于0.127mm即5mil。
6.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述PCI Express板卡连接块,其左面的螺纹孔中心与其后面的垂直距离为4±1mm,与其上面的垂直距离为2mm~5mm之间。
7.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述的PCI Express接口插座为符合PCI Express Card ElectromechanicalSpecification Revision 1.0规范的PCI Express插座,采用X1、X4或X8的PCI Express接口插座。
8.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述PCI Express接口插座采用PCI Express弯针插座;并且PCI Express接口插座A1引脚位于CPCI Express信号插头XJ3的A1引脚的后部,它们之间的水平距离在21mm~35mm之间,垂直距离在-9mm~30mm之间。
9.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:所述CPCI Express信号插头XJ3和CPCI Express电源插头XJ4安装位置符合PXI Express Hardware Specification R1.0标准;CPCI Express信号插头传递的信号至少包括参考时钟差分信号、接收差分信号、发送差分信号和参考地信号;CPCI Express电源插头XJ4传递的电源包括+12V和+3.3V直流电源。
10.根据权利要求1所述的一种用于安装PCI Express板卡的6U CPCI Express转接卡,其特征在于:PCI Express接口插座的X1、X4、X8发送差分信号,分别对应转接到CPCIExpress信号插头XJ3的X1、X4、X8发送差分信号引脚;PCI Express接口插座的X1、X4、X8接收差分信号,分别对应转接到CPCI Express信号插头XJ3的X1、X4、X8接收差分信号引脚。
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