CN211124042U - 一种具有强大数据处理能力的amc信号处理板卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，涉及新一代信息技术，解决目前高性能处理器在AMC卡没有得到充分应用的技术问题，所述处理板卡包括交换机端口、模块管理控制器、传感器、输出接口、第一FPGA芯片、DSP芯片、第二FPGA芯片；第一FPGA芯片通过万兆网数据通道连接交换机端口，通过SRIO接口、外部存储器接口、GPIO接口与DSP芯片互联；DSP芯片通过千兆网管理通道连接输出接口；第二FPGA芯片通过千兆网管理通道连接交换机端口，通过并行总线和配置通道连接第一FPGA芯片，通过千兆网管理通道连接DSP芯片；模块管理控制器连接第二FPGA芯片，通过I2C总线连接交换机端口，通过I2C总线连接传感器。本实用新型可以实现高速处理、大计算量。
Description
技术领域
本实用新型涉及新一代信息技术，更具体地说，它涉及一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡。
背景技术
信号处理平台以数字信号处理技术为核心，被广泛应用于雷达、航空航天、视频、数字通信、图像处理、机器人等诸多领域。但是，随着人们对数据需求量、传输速度和高性能处理技术的强烈需求，人们开始研发具有强大数据处理能力、可重构、异构的信号处理器平台。
目前应用较广泛的有ATCA、VPX、mTCA、CPCI等平台，其中ATCA、mTCA由PICMG组织定义，VPX由VITA组织定义。制定规范统一各个硬件厂商的设备和接口，使个厂商之间的设备可以互相兼容，达到降低成本，缩短开发周期的目的。
在ATCA和mTCA平台中，主要使用AMC板卡作为异构计算的基本单元。AMC(AdvancedMezzanine Card)规范定义了机械结构、管理、供电、散热和交换互联。AMC通过GBE,PCIExpress和Serial Rapid IO等高性能串行通道互联，支持热插拔，不丢失数据。AMC模块采用前操作方式，插拔过程不会对背板或其他板卡产生影响，拥有智能平台管理接口(Intelligent PlatformManagement Interface,IPMI)，保证ATCA载板与模块或者mTCA的板卡之间的兼容。通过AMC可以实现模块化设计并提高系统灵活性。AMC模块可以通过基于包的串行界面与它的载板进行通信，通信协议可以是以太网，PCI Express，Rapid I/O，InfiniBand或者是Advanced Switching等等。规范允许全或半高，单或双宽或者它们的任意组合的模块。
众厂商对Advanced TCA规范的普遍采用在很大程度上是由于该架构的强大可靠及其灵活满足客户需求的出色能力。目前ATCA已经在多个领域得到了广泛应用，而AMC板卡作为ATCA中的主要处理功能单元，直接决定了ATCA的处理能力。AMC板卡类型主要有处理器卡、存储卡、接入卡等，随着处理芯片的推陈出新，AMC处理卡的运算处理能力也随之增强，但是目前有些较高性能的处理器在AMC卡上还没有得到充分应用。为了使信号处理平台具有更高的性能和指标，其要处理的算法也变得越来越复杂，算法中待处理的数据量也随之增多，但是对于某一些复杂的算法，目前的AMC卡无法实现。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本实用新型的目的是提供一种可以实现高速处理、大计算量的具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡。
本实用新型的技术方案是：一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，包括交换机端口、模块管理控制器、传感器、输出接口、用于充当高速数据传输接口的第一FPGA芯片、用于进行主运算的DSP芯片以及用于控制所述第一FPGA芯片、DSP芯片进行数据处理的第二FPGA芯片；
所述第一FPGA芯片通过至少两条万兆网数据通道连接所述交换机端口，以及通过SRIO接口、外部存储器接口、GPIO接口与所述DSP芯片互联；
所述DSP芯片通过千兆网管理通道连接所述输出接口；
所述第二FPGA芯片通过千兆网管理通道连接所述交换机端口，通过并行总线和配置通道连接所述第一FPGA芯片，通过千兆网管理通道连接所述DSP芯片；
所述模块管理控制器电性连接所述第二FPGA芯片，通过IPMI I2C总线连接所述交换机端口，通过IPMI I2C总线连接所述传感器。
作为进一步地改进，所述DSP芯片的型号为TMS320C6678。
进一步地，所述第一FPGA芯片的型号为Kintex7。
进一步地，所述第二FPGA芯片的型号为Spartan6。
进一步地，所述第一FPGA芯片电性连接有第一动态存储器、第一串口闪存，所述DSP芯片电性连接有第二动态存储器、第二串口闪存，所述第二FPGA芯片电性连接有第三串口闪存。
进一步地，所述输出接口为RJ45接口。
进一步地，所述模块管理控制器连接有IPMI UART接口。
有益效果
本实用新型与现有技术相比，具有的优点为：本实用新型通过使用千兆网管理通道以及万兆网数据通道，将数据与控制通道分开进行传输，提供可靠的网络通信，传输关键的管理控制数据等，总体上提高了数据可靠性，可以实现高速处理，大计算量等的应用。同时，为用户提供多路万兆网数据通道进行选择，使用非常方便。采用FPGA和DSP的架构形式，该板卡将Kintex7 FPGA与TMS320C6678 DSP配合使用，来实现对海量数据的采集和处理。Kintex7 FPGA的工作主要包含数据的整合，而DSP负责来完成核心的实时算法的数据处理任务，两者可以联合处理一些更为复杂的算法，实时处理海量数据。Kintex7 FPGA与TMS320C6678 DSP通过SRIO接口、外部存储器接口、GPIO接口互联，从而使Kintex7 FPGA充当一个协同处理器、高速数据处理器或高速数据传输接口，将从万兆网传来的海量数据到达FPGA进行数据整合处理，待数据处理完成以后，再利用高速传输接口将数据传输至TMS320C6678 DSP，使得系统处理速度快。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型实际应用的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
参阅图1、2，一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，包括交换机端口、模块管理控制器IPMI MMC、传感器、输出接口、用于充当高速数据传输接口的第一FPGA芯片、用于进行主运算的DSP芯片以及用于控制第一FPGA芯片、DSP芯片进行数据处理的第二FPGA芯片。
第一FPGA芯片通过至少两条万兆网数据通道XAUI连接交换机端口，以及通过SRIO接口、外部存储器接口EMIF、GPIO接口与DSP芯片互联。第一FPGA芯片通过万兆网数据通道XAUI接收交换机端口传来的数据，又作为数据接口将接收数据发送给DSP芯片进行处理，两个处理器可以联合运行复杂算法实时处理海量数据。本实施例对万兆网数据通道XAUI的数量不作具体限定，可以根据接收的数据量来设定万兆网数据通道XAUI的数量，本实施例和附图仅以两条为具体示意。DSP芯片通过千兆网管理通道GbE连接输出接口，用于将处理后的数据传出，输出接口为RJ45接口，输出接口可以安装在机箱的前面板。
第二FPGA芯片通过千兆网管理通道GbE连接交换机端口，通过并行总线和配置通道连接第一FPGA芯片，通过千兆网管理通道GbE连接DSP芯片。第二FPGA芯片通过千兆网管理通道GbE接收交换机端口传来的指令，经与第一FPGA芯片之间的并行总线控制第一FPGA芯片进行数据处理，经与DSP芯片之间的千兆网管理通道GbE控制DSP芯片进行数据处理。
模块管理控制器IPMI MMC电性连接第二FPGA芯片，可以通过通用IO连接第二FPGA芯片，模块管理控制器IPMI MMC还通过IPMI I2C总线连接交换机端口，通过I2C总线连接传感器，传感器包括温度传感器、电压传感器。模块管理控制器IPMI MMC主要检测板卡运行过程中的温度、电压等数据，与机箱中的机箱管理器通讯，为板卡运行提供合适的运行环境，机箱管理器包含I2C驱动模块。
第一FPGA芯片电性连接有第一动态存储器DDR3-1、第一串口闪存SPIFlash-1第一动态存储器DDR3-1供第一FPGA芯片存储数据使用，第一串口闪存SPI Flash-1供第一FPGA芯片存储其配置文件。DSP芯片电性连接有第二动态存储器DDR3-2、第二串口闪存SPIFlash-2，第二动态存储器DDR3-2供DSP芯片存储数据使用，第二串口闪存SPI Flash-2供DSP芯片存储其配置文件，第二FPGA芯片电性连接有第三串口闪存SPI Flash-3供其存储其配置文件。
作为优选，DSP芯片的型号为TMS320C6678，第一FPGA芯片的型号为Kintex7，第二FPGA芯片的型号为Spartan6。当然，在其他实施例中，DSP芯片、第一FPGA芯片、第二FPGA芯片也可以是其他型号。
当系统上电的时候，Kintex7 FPGA连接的SPI Flash-1内部存储的配置文件静态加载至Kintex7 FPGA；TMS320C6678 DSP连接的SPI Flash-2内部存储的配置文件静态加载至TMS320C6678 DSP，Spartan6 FPGA连接的SPI Flash-3内部存储的配置文件静态加载至Spartan6 FPGA。Kintex7 FPGA通过万兆网数据通道XAUI接收交换机端口传来的数据。Spartan6 FPGA通过千兆网管理通道GbE接收交换机端口传来的指令，经与Kintex7 FPGA之间的并行总线控制Kintex7 FPGA处理来自交换机端口的海量数据，经与TMS320C6678 DSP之间的千兆网管理通道GbE控制TMS320C6678 DSP处理来自Kintex7 FPGA的数据。
Kintex7 FPGA和TMS320C6678 DSP两个处理器联合运行复杂算法，实时处理海量数据。数据可以存储于片外挂载DDR动态存储器。当系统正常工作时，模块管理控制器IPMIMMC通过传感器检测板卡运行过程中的温度、电压等数据，与机箱中的机箱管理器相配合，为板卡运行提供合适的运行环境。
当系统加电状态下，Spartan6 FPGA通过千兆网管理通道GbE接收远程网络传来的信息，随后通过配置通道更新Kintex7 FPGA的配置文件。来自交换机端口的数据由Kintex7FPGA接收，Spartan6 FPGA通过与Kintex7 FPGA之间的并行总线控制Kintex7 FPGA处理来自交换机的数据，Kintex7 FPGA作为数据接口将数据发送给TMS320C6678 DSP进行处理，两个处理器联合运行复杂算法，处理海量数据。模块管理控制器IPMI MMC实时检测板卡运行过程中的温度、电压等数据，与机箱中的机箱管理器通讯，为板卡运行提供合适的运行环境。
模块管理控制器IPMI MMC连接有IPMI UART接口，可用于打印机箱信息，查看工作状态，模块管理控制器IPMI MMC还连接有LED，用于直观显示板卡工作状态。
本实用新型的应用实例如图2所示，包括机箱和设置在机箱内的机箱管理器、交换机、背板和若干AMC卡槽。机箱管理器和交换机连接，交换机通过背板和每一AMC卡槽连接。所述的AMC卡槽用于插接本实用新型所述的AMC信号处理板，RJ45接口、UART接口、LED安装在机箱上。
本实用新型通过使用千兆网管理通道以及万兆网数据通道，将数据与控制通道分开进行传输，提供可靠的网络通信，传输关键的管理控制数据等，总体上提高了数据可靠性，可以实现高速处理，大计算量等的应用。同时，为用户提供多路万兆网数据通道进行选择，使用非常方便。采用FPGA和DSP的架构形式，该板卡将Kintex7 FPGA与TMS320C6678 DSP配合使用，来实现对海量数据的采集和处理。Kintex7 FPGA的工作主要包含数据的整合，而DSP负责来完成核心的实时算法的数据处理任务，两者可以联合处理一些更为复杂的算法，实时处理海量数据。Kintex7 FPGA与TMS320C6678 DSP通过SRIO接口、外部存储器接口、GPIO接口互联，从而使Kintex7 FPGA充当一个协同处理器、高速数据处理器或高速数据传输接口，将从万兆网传来的海量数据到达FPGA进行数据整合处理，待数据处理完成以后，再利用高速传输接口将数据传输至TMS320C6678DSP，使得系统处理速度快。
本实用新型提出的是可以在机箱中插入一个或多个的板卡，形成实现高速处理、具有强大运算能力和数据交换能力、可重构、异构的信号处理器平台。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
Claims (7)
1.一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，其特征在于，包括交换机端口、模块管理控制器、传感器、输出接口、用于充当高速数据传输接口的第一FPGA芯片、用于进行主运算的DSP芯片以及用于控制所述第一FPGA芯片、DSP芯片进行数据处理的第二FPGA芯片；
所述第一FPGA芯片通过至少两条万兆网数据通道连接所述交换机端口，以及通过SRIO接口、外部存储器接口、GPIO接口与所述DSP芯片互联；
所述DSP芯片通过千兆网管理通道连接所述输出接口；
所述第二FPGA芯片通过千兆网管理通道连接所述交换机端口，通过并行总线和配置通道连接所述第一FPGA芯片，通过千兆网管理通道连接所述DSP芯片；
所述模块管理控制器电性连接所述第二FPGA芯片，通过IPMII2C总线连接所述交换机端口，通过I2C总线连接所述传感器。
2.根据权利要求1所述的一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，其特征在于，所述DSP芯片的型号为TMS320C6678。
3.根据权利要求1所述的一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，其特征在于，所述第一FPGA芯片的型号为Kintex7。
4.根据权利要求1所述的一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，其特征在于，所述第二FPGA芯片的型号为Spartan6。
5.根据权利要求1所述的一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，其特征在于，所述第一FPGA芯片电性连接有第一动态存储器、第一串口闪存，所述DSP芯片电性连接有第二动态存储器、第二串口闪存，所述第二FPGA芯片电性连接有第三串口闪存。
6.根据权利要求1所述的一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，其特征在于，所述输出接口为RJ45接口。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种具有强大数据处理能力的AMC信号处理板卡，其特征在于，所述模块管理控制器连接有IPMI UART接口。
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| CN202020347621.8U CN211124042U (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种具有强大数据处理能力的amc信号处理板卡 |
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