CN115955800B

CN115955800B - 一种vpx数据加固记录仪及vpx机箱

Info

Publication number: CN115955800B
Application number: CN202310166488.4A
Authority: CN
Inventors: 张冠中; 夏飞洋; 刘春森
Original assignee: Hunan Bojiang Information Technology Co Ltd
Current assignee: Hunan Bojiang Information Technology Co Ltd
Priority date: 2023-02-27
Filing date: 2023-02-27
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2043-02-27
Also published as: CN115955800A

Abstract

本发明适用于数据记录仪技术领域，提供了一种VPX数据加固记录仪及VPX机箱，记录仪包括：前插板模块、背板、后插板模块、光纤连接线、光纤连接器、电源模块；所述背板分别连接所述前插板模块、所述电源模块及所述后插板模块；其中，所述后插板模块包括多个光模块，多个所述光模块通过多条所述光纤连接线分别对应连接所述光纤连接器。本发明的记录仪可根据需求适配多种不同架构的前插板模块，通用性高，且能够将VPX数据加固记录仪单独作为一个整体，通过光纤连接线与光纤连接器的连接快速地进行数据记录和转储，实现作为一个移动的载体进行数据记录。

Description

一种VPX数据加固记录仪及VPX机箱

技术领域

本发明属于数据记录仪领域，尤其涉及一种VPX数据加固记录仪及VPX机箱。

背景技术

现在常用的数据记录仪基本是采用3U或6U的VPX储存模块，插入专用的3U 或6U机箱中，通过背板和其他的模块进行数据传输。而且单个的VPX储存模块无法单独工作，必须经过专用机箱进行数据传输。但专用的3U或6U机箱的体积过大，携带不方便，适用的环境有限。此外，因数据记录仪模块因信号定义不同，不同架构的VPX存储模块适用的环境也不同，所以无法在同一个机箱中使用，通用性差。

发明内容

本发明实施例提供一种VPX数据加固记录仪，旨在解决目前数据记录仪无法单独使用、且通用性差的问题。

本发明实施例是这样实现的，提供一种VPX数据加固记录仪，包括：前插板模块、背板、后插板模块、光纤连接线、光纤连接器、电源模块；

所述背板分别连接所述前插板模块、所述电源模块及所述后插板模块；

所述前插板模块为VPX存储控制模块，用于设置多种功能模块和芯片，且所述前插板模块作为数据的中心处理器，用于进行信号采集、控制以及数据传输；

所述后插板模块用于通过光纤进行数据的记录与转储；

所述背板用于将前插板模块与后插板模块上的端口进行对应连接，从而实现前插板模块与后插板模块的数据传输和转换；

所述光纤连接线与光纤连接器能够通过光纤传输、记录以及转储数据，VPX数据加固记录仪能够单独作为一个移动的载体进行数据记录；

其中，所述后插板模块包括多个光模块，多个所述光模块通过多条所述光纤连接线分别对应连接所述光纤连接器。

更进一步地，所述前插板模块包括飞腾处理器、单片机、FPGA芯片、PHY芯片、万兆网桥片和VPX连接器；

所述飞腾处理器中集成有两个千兆网口，两个千兆网口的其中一者基于所述PHY芯片转接到插接记录仪的机箱上的前面板调试接口，另一者基于所述PHY芯片转接到所述VPX连接器；

所述飞腾处理器通过所述万兆网桥片连接所述VPX连接器，且所述飞腾处理器连接所述FPGA芯片，所述FPGA芯片连接到所述VPX连接器。

更进一步地，所述前插板模块还包括CPLD芯片、数据转换桥片、CPU数据存储器、GD控制模块、ECC内存、第一DDR缓存、SATA存储器以及多个第二DDR缓存；

所述飞腾处理器分别连接所述CPLD芯片、数据转换桥片、CPU数据存储器、ECC内存以及第一DDR缓存，其中，所述CPLD芯片连接所述GD控制模块，所述数据转换桥片连接系统盘；

所述FPGA芯片连接SATA存储器以及多个第二DDR缓存。

更进一步地，所述背板包括VPX插接件以及电源连接口，所述VPX插接件与所述VPX连接器连接，通过电源连接口与所述电源模块连接。

更进一步地，多个所述光模块通过多条所述光纤连接线分别连接多个所述光纤连接器，包括：多个所述光模块中，一部分所述光模块的一端通过LC-FC光纤连接线连接于FC光纤连接器；另一部分所述光模块的一端通过LC-光纤航插接口的光纤连接线连接光纤航插连接器，所有光模块的另一端连接到所述VPX连接器。

更进一步地，所述后插板模块还包括风扇接口、指示灯接口以及调试板，所述风扇接口连接多个风扇，所述调试板连接所述前面板调试接口。

更进一步地，所述调试板包括CPU串口、FPGA串口、FPGA下载口、单片机下载口、单片机串口。

更进一步地，还包括指示灯板，所述指示灯板连接所述指示灯接口，其中，所述指示灯接口包括复位按键、多个指示灯和两个控制信号输入接口。

更进一步地，所述电源模块包括依次连接的电源接口、滤波器、电源模组和电源开关，且所述背板的所述电源连接口连接所述电源模组。

本发明实施例还提供一种VPX机箱，任一实施例中的所述一种VPX数据加固记录仪设置于所述VPX机箱内。

本发明所达到的有益效果：本发明提供一种VPX数据加固记录仪，通过背板连接前插板模块、电源模块及后插板模块，可根据需求适配多种不同架构的前插板模块，通用性高，同时前插板模块和后插板模块通过背板的连接，使得前插板模块可以通过背板，并通过后插板模块的各种连接器，实现相关的控制信号、采集和传输的数据对外的输出，能够实现功能的转化，数据输入输出。此外，通过在VPX数据加固记录仪中提供光纤连接线与光纤连接器，能够将VPX数据加固记录仪单独作为一个整体，通过光纤连接线与光纤连接器的连接快速地进行数据记录和转储，实现作为一个移动的载体进行数据记录。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种VPX数据加固记录仪的模块示意图；

图2为本发明实施例提供的前插板模块的模块示意图；

图3为本发明实施例提供的后插板模块的模块示意图；

图4为本发明实施例提供的指示灯接口的示意图；

图5为本发明实施例提供的后插板调试接口的示意图；

图6为本发明实施例提供的机箱的爆炸结构示意图；

图7为本发明实施例提供的机箱组装后的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的机箱后面板的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的机箱前面板的结构示意图；

其中，1、前插板模块，2、背板，3、后插板模块，31、光模块，4、电源模块，41、电源接口，42、滤波器，43、电源模组，44、电源开关，5、前插板下壳，6、前插板上壳，7、把手，8、助拔器，9、侧固定结构架，10、后插板固定架，11、风扇，12、线缆固定架，13、FC接口，14、千兆网口，15、万兆网口，16、前面板调试接口，17、风道，18、指示灯板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1所示，图1为本实施例提供的一种VPX数据加固记录仪的结构示意图。一种VPX数据加固记录仪，包括：前插板模块1、背板2、后插板模块3、光纤连接线、光纤连接器、电源模块4；

背板2分别连接前插板模块1、电源模块4及后插板模块3；

其中，后插板模块3包括多个光模块31，多个光模块31通过多条光纤连接线分别对应连接光纤连接器。

在本实施例中，上述前插板模块1可以指VPX存储控制模块，具体可以采用6U的VPX存储控制模块。在前插板模块1中可以设置有多种功能模块、芯片等，前插板模块1可以作为数据的中心处理器，进行信号采集及控制，数据传输等。

上述的背板2可作为前插板模块1与后插板模块3的连接件，用于将前插板模块1与后插板模块3上的端口进行对应连接，从而实现前插板模块1与后插板模块3的数据传输、转换等功能。

上述后插板模块3可以用于通过光纤进行数据的记录与转储，实现记录仪作为一个单独的载体进行数据记录的可能。

上述光纤连接线与光纤连接器可以实现连接，通过光纤传输、记录以及转储数据，将VPX数据加固记录仪单独作为一个移动的载体进行数据记录。

上述电源模块4通过背板2与前插板模块1以及后插板模块3实现连接，提供给工作电源。

结合图1所示，上述后插板模块3中可以包括8个光模块31，当然，也可以是其他数量的光模块31，例如：10个、6个等。每个光模块31可以通过光纤连接线与光纤连接器进行连接，其中，光纤连接器包括不同类型，因此，可以将光模块31与不同的光纤连接器进行连接，从而通过不同的光纤实现数据记录、转储等。

在本实施例中，通过背板2连接前插板模块1、电源模块4及后插板模块3，前插板模块1可以具体采用6U的VPX存储控制模块，记录仪可根据需求适配多种不同架构的前插板模块1，通用性高，同时前插板模块1和后插板模块3通过背板2的连接，使得前插板模块1可以通过背板2，并通过后插板模块3的各种连接器，实现相关的控制信号、采集和传输的数据对外的输出，能够实现功能的转化，数据输入输出。此外，通过在VPX数据加固记录仪中提供光纤连接线与光纤连接器，能够将VPX数据加固记录仪单独作为一个整体，通过光纤连接线与光纤连接器的连接快速地进行数据记录和转储，实现作为一个移动的载体进行数据记录。

可选的，前插板模块1包括飞腾处理器、单片机、FPGA芯片、PHY芯片、万兆网桥片和VPX连接器；

飞腾处理器中集成有两个千兆网口，两个千兆网口的其中一者基于所述PHY芯片转接到插接记录仪的机箱上的前面板调试接口，另一者基于所述PHY芯片转接到所述VPX连接器；

飞腾处理器通过万兆网桥片连接VPX连接器，且飞腾处理器连接FPGA芯片，FPGA芯片连接到VPX连接器。

具体的，参考图1、图2所示，前插板模块1中包括了飞腾处理器、FPGA芯片、PHY芯片、万兆网桥片和VPX连接器。

图2中，前插板模块1的CPU使用飞腾的FT2000/4作为核心处理器，使用了CPU中RGMII的千兆网口和两组PCIe2.0的链路。其中，使用千兆网AR8035的PHY芯片转接两路1000BASE-T接口，一路接口转接于前面板（设置记录仪的机箱上的前面板）调试接口J70A，一路接口转接于VPX连接器接口MT，用于数据的转储和卸载。其中，使用一组PCIe2.0 x8的链路用于连接FPGA芯片进行数据传输与交互。使用另一组PCIe2.0 x4用于连接万兆网桥片（WX1820AL桥片），万兆网桥片通过QXC85M10芯片连接到VPX连接器的接口MT，扩展了数据传输的通道，实现万兆网的高速数据传输。可以通过光纤连接线连接于设置记录仪的机箱的后面板的万兆网接口中，用于用户的数据转储。前插板模块1上还可以包括有单片机，单片机可以实现数据处理控制。

上述数据处理器FPGA芯片集成了功能强大、并可以灵活配置组合的可编程资源，用于实现输入输出接口、通用数字逻辑、存储器、数字信号处理、时钟管理等多种功能，同时提供了丰富的专用时钟与布线资源，适用于实现复杂、高速的数字逻辑电路，兼容PCIeV1.0/2.0/3.0、10GBASE-R、Interlaken、XAUI、RXAUI、CAUI、CPRI、OBSAI、OC-48/192、OUT-1/2/3/4、SRIO、SATA、SDI等通信协议。

上述前插板模块1的FPGA芯片就可以使用Xilinx的XC7VX690T芯片（7VX690TFFG1927芯片）作为数据处理器，PL端可以通过IP核配置成SATA接口和AURIO接口，XC7VX690T芯片作为数据处理器是逻辑运行中心，可以实现AURIO总线协议数据传输，速率lOGbps，支持两路AURIOX4，也可根据需求扩宽至四路AURIOX4。此外，还可以实现SATA总线协议数据传输，速率6Gbps，支持4路的SATA3.0X4、实现SATA管理、实现SATA配置等功能。还可以使用3组DDR3作为FPGA的DDR缓存，两组64bit DDR3和一组16bit DDR3。此外，还可以使用9个IO口作为LED指示灯的控制信号。

上述VPX连接器可以使用符合VITA规范的公头接插件和J70A系列的母头接插件，公头接插件插在背板2作为信号连接的载体，母头接插件可以从前插板模块1引出，通过同类型的公头连接器+线缆作为调试和指示接口，连接于机箱的其他模块。

可选的，前插板模块1还包括CPLD芯片、数据转换桥片、CPU数据存储器、GD控制模块、ECC内存、第一DDR缓存、SATA存储器以及多个第二DDR缓存；

飞腾处理器分别连接CPLD芯片、数据转换桥片、CPU数据存储器、ECC内存以及第一DDR缓存，其中，CPLD芯片连接GD控制模块，数据转换桥片连接系统盘；

FPGA芯片连接SATA存储器以及多个第二DDR缓存。

具体的，上述CPLD芯片使用Xilinx的EPM2210F256I5N芯片作为时序处理器，用于控制飞腾处理器和FPGA等芯片的上电时序，复位等控制，以及实现不同电平的转化和IO控制。

结合图2所示，上述数据转换桥片（88SE9215）通过飞腾处理器PCIe2.0 X1连接飞腾处理器，将PCIe类型转化为SATA类型，数据转换桥片另一端通过SATA3.0连接SATA系统盘，从而实现数据转换。

上述CPU数据存储器（GD25LQ128D）的QSPI FLASH作为飞腾处理器的UEFI的数据存储FLASH。

飞腾处理器使用8bit DDR4作为CPU的上述ECC内存（ECC），实现数据的检校。飞腾处理器使用单个64bit DDR4-3200通道，作为CPU的第一DDR缓存（DDR4×4）。

上述SATA存储器（16pcs sata存储模块）连接FPGA芯片，FPGA芯片通过SATA总线协议数据传输，对应SATA存储器实现SATA数据存储，SATA存储器的SATA控制器可以选择接口支持SATA3.0向下兼容SATA2.0及SATA1.0，具备4个Flash通道和8CE片选信号的存储器。前插板模块1中的SSD（固态硬盘）的固件可以用于驱动SATA存储器。SATA控制器将使用SSD中固件算法中的控制程序，去执行自动信号处理，耗损平衡，错误校正码（ECC）、坏块管理、垃圾回收、与主机设备通讯以及执行数据加密等任务。

上述多个第二DDR缓存包括3个，作为FPGA芯片的DDR缓存，对应图2中的两组64bit的DDR3*4以及一组16bit的DDR3。

可选的，背板2包括VPX插接件以及电源连接口，VPX插接件与VPX连接器连接，通过电源连接口与电源模块4连接。

具体的，VPX插接件可根据需求连接符合VITA规范的VPX连接器来实现不同的架构的6UVPX存储控制模块插入，实现前插板模块1和后插板模块3的数据的传输。电源连接口用于连接电源模块4实现电源的供电。

可选的，多个光模块31通过多条光纤连接线分别连接多个光纤连接器，包括：多个光模块31中，一部分光模块的一端通过LC-FC光纤连接线连接于FC光纤连接器；另一部分光模块的一端通过LC-光纤航插接口的光纤连接线连接光纤航插连接器，所有光模块31的另一端连接到VPX连接器。

具体的，结合图3所示，光模块31一端连接到VPX连接器，另一端通过光纤连接线连接到各光纤连接器。当光模块31有8个时，可以将其中4个光模块31通过LC-FC光纤连接线连接于FC光纤连接器（FC接口），另外4个光模块31通过LC-光纤航插接口的光纤连接线连接光纤航插连接器（光纤接口）。其中，光纤连接器可以设置在机箱的后面板上。通过在VPX数据加固记录仪中提供多条光纤连接线与不同类型的光纤连接器，能够将VPX数据加固记录仪单独作为一个整体，通过光纤连接线与光纤连接器的连接快速地进行数据记录和转储，实现作为一个移动的载体进行数据记录。

可选的，后插板模块3还包括风扇接口、指示灯接口以及调试板，风扇接口连接多个风扇，调试板连接前面板调试接口。

参考图3所示，后插板模块3上还设置有风扇接口，指示灯接口以及调试板。具体的，上述风扇接口可以通过定制的线缆连接4个风扇，两个风扇位于机箱的后面板，两个风扇位于前插板模块1的侧面。上述指示灯接口可以通过连接线连接于指示灯板，用于指示记录仪中的记录、就绪、转储、复位。结合图4所示，指示灯接口包括复位按键、多个指示灯和两个控制信号输入接口，其中，指示灯包括第一电量指示灯，第二电量指示灯，第三电量指示灯，第四电量指示灯，第五电量指示灯、电源指示灯，回放指示灯、记录指示灯、就绪指示灯、存储指示灯，复位按键用于复位记录仪。

结合图5所示，上述调试板（后插板模块3中的调试接口）包括两个连接器，调试板包括CPU串口、FPGA串口、FPGA下载器、单片机下载器、单片机串口。

可选的，电源模块4包括依次连接的电源接口41、滤波器42、电源模组43和电源开关44，且背板2的电源连接口连接电源模组43。

具体的，结合图1所示，上述电源接口41可以设置在机箱的后面板，电源开关44可以设置在机箱的前面板，滤波器42可以对电源电压进行滤波。可选的，滤波器42可以选择型号为MD04-10BL的滤波器组件，滤波器42参数如下：额定电压≤40VDC，额定电流≤10A，输入介质耐压：500V，输出介质耐压：80V，满负载最大温升：30℃，共模滤波器。上述电源模组43可以选择型号为NKM200-24S12T的电源模组，电源模组43参数如下：输入电压：18-36VDC，输出功率：200W，电源输出：DC12V(±1%），额定输出电流16.6A,输出电源纹波≤100mV，输入输出隔离耐压2121VDC，尺寸：116.4×65×21.5(mm)，工作温度：-40℃~+95℃。

在本发明实施例中，通过背板2连接前插板模块1、电源模块4及后插板模块3，前插板模块1采用6U的VPX存储控制模块，记录仪可根据需求适配多种不同架构的前插板模块1，通用性高，分别前插板模块1和后插板模块3通过背板2的连接能够实现功能的转化，数据输入输出。此外，通过在VPX数据加固记录仪中提供光纤连接线与光纤连接器，能够将VPX数据加固记录仪单独作为一个整体，通过光纤连接线与光纤连接器的连接快速地进行数据记录和转储，实现作为一个移动的载体进行数据记录。

本发明实施例还提供一种VPX机箱，任一实施例中的一种VPX数据加固记录仪设置于所述VPX机箱内。

具体的，VPX数据加固记录仪设置于机箱内。结合图6所示，图6中，机箱包括前插板下壳5、前插板上壳6、把手7、助拔器8、侧固定结构架9、后插板固定架10，前插板下壳5以及前插板上壳6可以对前插板模块1进行固定，后插板固定架10可以对后插板模块3进行固定，助拔器8便于用户施力。结合图7所示，在机箱的前面板上的两端还可以设置有至少2个把手7，把手7便于拿取、携带。在机箱内部还可以设置有线缆固定架12对记录仪中的光纤连接线等进行固定。结合图8所示，在机箱的靠近后插板模块3一侧（后面板），可以将电源接口41、2个风扇11、FC接口13、SRIO光口、千兆网口14、万兆网口15、保险丝口设置在机箱的后面板上。结合图9所示，在机箱靠近前插板模块的一侧（前面板），可以将电源开关44、前面板调试接口16、风道17、指示灯板18设置在前面板上。本发明实施例提供的VPX数据加固记录仪所采用的机箱为1U的机箱，1U机箱的体积小便于携带，且接口类型多，可以适配多种环境。

一种VPX数据加固记录仪，通过背板连接前插板模块、电源模块及后插板模块，前插板模块采用6U的VPX存储控制模块，记录仪可根据需求适配多种不同架构的前插板模块，通用性高，前插板模块和后插板模块分别通过背板的连接能够实现功能的转化，数据输入输出。此外，通过在VPX数据加固记录仪中提供光纤连接线与光纤连接器，能够将VPX数据加固记录仪单独作为一个整体，通过光纤连接线与光纤连接器的连接快速地进行数据记录和转储，实现作为一个移动的载体进行数据记录。因此，将一种VPX数据加固记录仪设置在机箱内同样可以实现上述各个实施方式以及达到对应的效果，在此不再赘述。

本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，包括：前插板模块、背板、后插板模块、光纤连接线、光纤连接器、电源模块；

所述后插板模块用于通过光纤进行数据的记录与转储；

2.如权利要求1所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，所述前插板模块包括飞腾处理器、单片机、FPGA芯片、PHY芯片、万兆网桥片和VPX连接器；

3.如权利要求2所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，所述前插板模块还包括CPLD芯片、数据转换桥片、CPU数据存储器、GD控制模块、ECC内存、第一DDR缓存、SATA存储器以及多个第二DDR缓存；

所述FPGA芯片连接SATA存储器以及多个第二DDR缓存。

4.如权利要求2所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，所述背板包括VPX插接件以及电源连接口，所述VPX插接件与所述VPX连接器连接，通过电源连接口与所述电源模块连接。

5.如权利要求4所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，多个所述光模块通过多条所述光纤连接线分别连接多个所述光纤连接器，包括：多个所述光模块中，一部分所述光模块的一端通过LC-FC光纤连接线连接于FC光纤连接器；另一部分所述光模块的一端通过LC-光纤航插接口的光纤连接线连接光纤航插连接器；所有光模块的另一端连接到所述VPX连接器。

6.如权利要求2至5中任一项所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，所述后插板模块还包括风扇接口、指示灯接口以及调试板，所述风扇接口连接多个风扇，所述调试板连接所述前面板调试接口。

7.如权利要求6所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，所述调试板包括CPU串口、FPGA串口、FPGA下载口、单片机下载口、单片机串口。

8.如权利要求6所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，还包括指示灯板，所述指示灯板连接所述指示灯接口，其中，所述指示灯接口包括复位按键、多个指示灯和两个控制信号输入接口。

9.如权利要求4所述的一种VPX数据加固记录仪，其特征在于，所述电源模块包括依次连接的电源接口、滤波器、电源模组和电源开关，且所述背板的所述电源连接口连接所述电源模组。

10.一种VPX机箱，其特征在于，如权利要求1-9中任一项所述的一种VPX数据加固记录仪设置于所述VPX机箱内。