CN105740189B - AXIe模块化嵌入式控制器 - Google Patents

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Abstract

AXIe模块化嵌入式控制器，涉及AXIe测试系统的嵌入式控制器领域。本发明是为了解决现有的AXIe控制器产品稀少、设计复杂、更新换代困难的问题。所述计算机底板将COM‑E连接器IO接口连前面板；计算机底板分别通过芯片将COM‑E连接器的PCI Express接口与AXIe背板接口相连；COM‑E连接器为标准type6pinout类型，MXM连接器通过计算机底板向前面板提供串口，同时控制前面板指示灯；计算机底板将MXM连接器连AXIe背板的IPMB接口；MXM连接器连IPMC模块。它用于监视和控制嵌入式控制器的工作状态，实现AXIe定义的硬件平台管理特性。

Description

AXIe模块化嵌入式控制器
技术领域
本发明涉及一种自动测试系统的嵌入式控制器，具体涉及AXIe测试系统的模块化嵌入式控制器。
背景技术
随着对自动测试系统与自动测试设备的高性能、模块化、开放性日渐提高的要求，AXIe(AdvancedTCA extensions for instrumentation and test，高级电信运算架构在仪器与测试领域的扩展)自动测试系统架构被提出并开始逐步应用于测试测量领域。
AXIe是由安捷伦科技有限公司牵头提出的自动测试系统架构。它是继VXI、PXI、LXI之后最新的测试系统架构规范，充分借鉴了现有优秀测试平台标准的经验，融合了传统开放式、模块化仪器测试平台的众多优点。作为AXIe测试系统的主要参考规范，AdvancedTCA是一种已被市场证明了的开放式计算平台架构，在电信服务器设备中得到了成功应用。AXIe在保留ATCA的电源分配、系统管理、通信方式的基础上作了时序、触发及模块间数据传输的补充，以满足仪器、测量领域的需求。AXIe测试系统具有高带宽、高可靠性、高传输速率、兼容性好等优势，是下一代自动测试系统的首选。
在模块化测试系统中，控制器是以处理器为核心的一套计算机系统。通过运行软件，控制器负责控制、分配系统中的计算资源，使得测试系统的各组件之间能够根据实际系统负载情况相互配合、协调一致地完成计算任务，是测试系统的“大脑”。鉴于控制器在测试系统中的核心地位，AXIe控制器需要满足较高的要求以充分发挥AXIe测试系统的优良性能。
作为主要面向高端测试测量领域应用的最新测试系统规范，AXIe架构本身比较复杂。大致包括以下几点：为了能够给测试测量应用提供丰富资源，AXIe体系结构本身比较庞大；各种高速信号接口的使用要求设计者具有较好的硬件理论基础；AXIe设备的硬件平台管理特性在提高可靠性的同时也增加了系统设计的复杂性。这些都增加了研究AXIe架构的难度。
此外，AXIe测试系统规范是在Agilent公司的倡导下于2009年提出的，目前仍然处于标准的修订、引导期，产品线尚不丰富。作为AXIe技术的主要推动者，Agilent公司同时是AXIe产品的主要生产商。现在世界范围内的AXIe控制器产品只有Agilent公司研制的M9536A嵌入式控制器。这款嵌入式控制器以单块电路板的形式设计实现，硬件资源丰富，性能也较强，但存在设计复杂、可扩展性差、更新换代成本高等问题。
发明内容
本发明是为了解决现有的AXIe控制器产品稀少、设计复杂、更新换代困难的问题。现提供AXIe模块化嵌入式控制器。
AXIe模块化嵌入式控制器，其特征在于，它包括COM-E连接器、MXM连接器、计算机底板、COM-E计算机模块和IPMC模块，
计算机底板上设置有COM-E连接器、MXM连接器、前面板接口、AXIe背板接口、PCIeRedrive芯片、Intel 82574以太网控制器和FPGA，
计算机底板将COM-E连接器的IO接口与前面板相连；计算机底板分别通过PCIeRedrive芯片、Intel 82574以太网控制器和FPGA将COM-E连接器的PCI Express接口与AXIe背板接口相连；COM-E连接器为标准type6 pinout类型，
MXM连接器通过计算机底板向前面板提供串口，同时控制前面板指示灯；计算机底板将MXM连接器与AXIe背板的IPMB接口相连；MXM连接器用于连接IPMC模块，
COM-E计算机模块，用于为前面板和AXIe背板提供接口功能，为嵌入式控制器提供核心计算资源；
IPMC模块，用于监视和控制嵌入式控制器的工作状态；
PCIe Redrive芯片，用于对Fabric接口的PCIe信号进行重新驱动，以改善信号质量，
Intel 82574以太网控制器，用于实现AXIe背板定义的Base接口，
FPGA，用于通过自定义逻辑实现AXIe背板上的本地总线和定时触发接口。
本发明的有益效果为：使用COM-E计算机模块、计算机底板和IPMC模块，实现AXIe背板的数据传输、定时触发等接口；提供丰富的计算机通用IO接口，这些接口通过COM-E连接器连接到前面板以实现与外界的交互；通过IPMC模块实现AXIe系统的硬件平台管理功能。由于该控制器采用模块化设计，只需实现计算机底板，而COM-E模块可直接购买市场的成熟产品，该控制器完全符合AXIe 1.0规范。该嵌入式控制器提供了丰富的通用计算机接口资源，采用了模块化设计，设计简单、减少重复设计，若今后有系统更新换代的需求，只需升级COM-E计算机模块而不必重新设计整个系统，有利于产品的更新换代，该嵌入式控制器可以在AXIe机箱中高效工作，能够充分发挥AXIe测试系统的优良性能。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的AXIe模块化嵌入式控制器的结构示意图；
图2为计算机底板的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的AXIe模块化嵌入式控制器，它包括COM-E连接器、MXM连接器、计算机底板3、COM-E计算机模块1和IPMC模块2，
计算机底板3上设置有COM-E连接器、MXM连接器、前面板接口、AXIe背板接口、PCIeRedrive芯片、Intel 82574以太网控制器和FPGA，
计算机底板3将COM-E连接器的IO接口与前面板相连；计算机底板3分别通过PCIeRedrive芯片、Intel 82574以太网控制器和FPGA将COM-E连接器的PCI Express接口与AXIe背板接口相连；COM-E连接器为标准type6pinout类型，
MXM连接器通过计算机底板3向前面板提供串口，同时控制前面板指示灯；计算机底板3将MXM连接器与AXIe背板的IPMB接口相连；MXM连接器用于连接IPMC模块，
COM-E计算机模块1，用于为前面板和AXIe背板提供接口功能，为嵌入式控制器提供核心计算资源；
IPMC模块2，用于监视和控制嵌入式控制器的工作状态；
PCIe Redrive芯片，用于对Fabric接口的PCIe信号进行重新驱动，以改善信号质量，
Intel 82574以太网控制器，用于实现AXIe背板定义的Base接口，
FPGA，用于通过自定义逻辑实现AXIe背板上的本地总线和定时触发接口。
本实施方式中，计算机底板与AXIe机箱的背板直接相连，用于实现规范定义的背板接口，此外计算机底板还提供通用计算机接口给前面板以实现与外界的交互；COM-E计算机模块是一个基于COM-E规范的处理器单元，为控制器的处理器资源的提供者；IPMC(Intelligent Platform Management Controller，智能平台管理控制器)模块用来实现AXIe规范定义的硬件平台管理特性。COM-E计算机模块与底板通过标准COM Express连接器相连，IPMC模块与底板通过MXM连接器相连。目前市场上的COM-E计算机模块、IPMC模块产品都已经十分成熟，可以直接购买相应的模块以简化设计工作；而且若今后有系统更新换代的需求，只需升级COM-E计算机模块而不必重新设计整个系统。可见由于采用了模块化思想，只需要实现计算机底板，从而大大简化了设计工作。
具体实施方式二：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的AXIe模块化嵌入式控制器作进一步说明，本实施方式中，前面板包括VGA Dsud接口、Dual USB Conn接口、GE RJ45接口和Serial port RJ45接口，
VGA Dsud接口，用于为嵌入式控制器提供显示功能；
Dual USB Conn接口为两个USB接口，用于连接外部的IO设备；
GE RJ45接口，用于提供网络接口进行网际互联；
Serial port RJ45接口为RJ45串口，用于提供控制器的基本调试功能。
本实施方式中，AXIe控制器的前面板IO接口用于实现与外界的交互，包括VGA接口、USB接口、以太网口、串口等，如图2左侧所示。这些接口大都由COM-E计算机模块内部的IO控制器实现。底板只需将相应的COM-E连接器引脚连接至前面板即可。
本实施方式中，AXIe背板接口由AXIe规范定义，如图2中右侧所示。任何AXIe模块都必须支持它们。
其中Fabric接口为一个x4PCIe端口，用来连接AXIe机箱中不同槽位的模块，这些端口同样从COM-E计算机模块引出。考虑到PCIe信号需要在背板上长距离传输，采用redriver芯片对PCIe信号进行重驱动以改善信号质量。
Base接口为以太网口，通过该接口可将机箱内部的各槽位的AXIe模块联网，从而实现AXIe设备的远程管理与访问。在底板上采用Intel 82574以太网控制器实现Base接口。该网口控制器是一个PCIe设备，受COM-E计算机模块的控制。
本地总线、定时触发接口是AXIe为仪器与测试领域的应用而扩展的。其中本地总线接口需要使用自定义通信协议传输数据。本地总线、定时触发接口全部采用LVDS系列电平标准。考虑到FPGA具有较强的可编程IO能力，并可自定义通信逻辑，使用FPGA实现本地总线、定时触发接口。FPGA同样是被COM-E计算机模块控制的一个PCIe设备。
IPMB智能平台管理总线继承自AdvancedTCA规范。AXIe机箱中的每个槽位的模块都有一个IPMC，IPMB将各个槽位的IPMC连接在一起接收ShMC的统一调度，从而实现硬件平台的集中式管理。各槽位的IPMC负责监控、管理本模块的硬件工作状态信息，如上电序列、温度等，并及时将这些信息反馈给ShMC。可直接购买成熟的产品实现IPMC功能。
具体实施方式三：参照图2具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的AXIe模块化嵌入式控制器作进一步说明，本实施方式中，计算机底板3还包括磁盘和传感器，
磁盘与COM-E连接器的SATA接口连接，
X86计算机模块的80调试端口与COM-E连接器的LPC接口连接，
传感器与MXM连接器的IIC2接口连接。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的AXIe模块化嵌入式控制器作进一步说明，本实施方式中，COM-E计算机模块1采用compact模块或basic模块实现。
本实施方式中，COM-E连接器采用标准的type 6连接器，COM-E计算机模块可使用任意满足接口要求的compact或basic模块。IPMC连接器采用自定义线序的MXM连接器。底板将部分COM-E接口信号、IPMC接口信号直接相连，计算机模块、IPMC可使用这些接口进行通信。
此外，部分信号从连接器引出后仅存在于底板内部而没有连接到前面板或背板。如COM-E的SATA接口用来连接硬盘，LPC接口连接x86计算机模块调试所需的80调试端口，IPMC的部分IIC接口用来连接底板上的各种传感器等。

Claims (4)

1.AXIe模块化嵌入式控制器，其特征在于，它包括计算机底板(3)、COM-E计算机模块(1)和IPMC模块(2)，
计算机底板(3)包括COM-E连接器、MXM连接器、前面板接口、AXIe背板接口、PCIeRedrive芯片、Intel 82574以太网控制器和FPGA，
计算机底板(3)将COM-E连接器的IO接口与前面板相连；COM-E连接器通过PCIeRedrive芯片与AXIe背板的Fabric接口连接；COM-E连接器通过Intel 82574以太网控制器与AXIe背板的Base接口连接；COM-E连接器通过FPGA分别与AXIe背板的本地总线和定时触发接口连接；
COM-E连接器为标准type6pinout类型，
MXM连接器通过计算机底板(3)向前面板提供串口，同时控制前面板指示灯；计算机底板(3)将MXM连接器与AXIe背板的IPMB接口相连；MXM连接器用于连接IPMC模块，
COM-E计算机模块(1)，用于为前面板和AXIe背板提供接口功能，为嵌入式控制器提供核心计算资源；
IPMC模块(2)，用于监视和控制嵌入式控制器的工作状态；
PCIe Redrive芯片，用于对Fabric接口的PCIe信号进行重新驱动，以改善信号质量，
Intel 82574以太网控制器，用于实现AXIe背板定义的Base接口，
FPGA，用于通过自定义逻辑实现AXIe背板上的本地总线和定时触发接口。
2.根据权利要求1所述的AXIe模块化嵌入式控制器，其特征在于，
前面板包括VGA Dsud接口、Dual USB Conn接口、GE RJ45接口和Serial port RJ45接口，
VGA Dsud接口，用于为嵌入式控制器提供显示功能；
Dual USB Conn接口为两个USB接口，用于连接外部的IO设备；
GE RJ45接口，用于提供网络接口进行网际互联；
Serial port RJ45接口为RJ45串口，用于提供控制器的调试功能。
3.根据权利要求1所述的AXIe模块化嵌入式控制器，其特征在于，计算机底板(3)还包括磁盘和传感器，
磁盘与COM-E连接器的SATA接口连接，
X86计算机模块的80调试端口与COM-E连接器的LPC接口连接，
传感器与MXM连接器的IIC2接口连接。
4.根据权利要求1所述的AXIe模块化嵌入式控制器，其特征在于，COM-E计算机模块(1)采用compact模块或basic模块实现。
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