CN213069799U

CN213069799U - 数据处理控制板卡

Info

Publication number: CN213069799U
Application number: CN202022570616.6U
Authority: CN
Inventors: 何玲智
Original assignee: Shanghai Yachen Information Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Yachen Information Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2030-11-09

Abstract

本申请公开了一种数据处理控制板卡，该数据处理控制板卡包括CPU、第一缓存模块、FPGA芯片、第二缓存模块和FMC+接口，CPU配置有第一缓存模块，CPU与FPGA芯片通信连接，FPGA芯片配置有第二缓存模块，FMC+接口的个数为多个，FPGA芯片与多个FMC+接口通信连接，每个FMC+接口适用于电连接FMC板卡。这样，用更多的接口来快速处理数据，从而实现对系统的精确控制，提高控制的效率，保障系统的实时性。

Description

数据处理控制板卡

技术领域

本公开涉及数据处理控制技术领域，尤其涉及一种数据处理控制板卡。

背景技术

随着科技的高速发展，控制技术也在不断的更新换代，对系统的精确测试工作也进入到了一个新的阶段。传统的测控系统通常采用单片机或DSP作为核心控制器，控制ADC、DAC、通信和其它外围电路的工作，以及对数据进行处理可控制。对于二维平台来说，单片机的时钟频率较低，难以适应复杂系统的要求，而DSP虽然可以实现较高的数据采集和计算处理，但其速度提高的同时，也提高了系统的成本。单一的使用CPU只能串行地执行一系列指令，处理速度太慢。应用FPGA作为中心控制器，可以提高电路的设计的灵活性和小型化水平。FPGA的设计输入方便，集成度高，工作速度快，逻辑单元功能强大。通过内部连线编程构成各种逻辑单元，完成组合逻辑和时序逻辑的功能，可以实现大规模电路。现有技术虽然采用了FMC载板连接，但系统仍然不能够满足可以处理大量数据的性能。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种数据处理控制板卡，包括CPU、第一缓存模块、FPGA芯片、第二缓存模块和FMC+接口；

所述CPU配置有所述第一缓存模块；

所述CPU与所述FPGA芯片通信连接；

所述FPGA芯片配置有所述第二缓存模块；

所述FMC+接口的个数为多个；

所述FPGA芯片与多个所述FMC+接口通信连接；

每个所述FMC+接口适用于电连接FMC板卡。

在一种可能的实现方式中，所述第一缓存模块的类型为DDR3。

在一种可能的实现方式中，所述第二缓存模块的类型为DDR4。

在一种可能的实现方式中，还包括MCU、电源控制芯片和温度传感器；

所述MCU与所述温度传感器电连接；

所述MCU与所述电源控制芯片电连接；

所述电源控制芯片与所述CPU电连接；

所述MCU通过接收所述温度传感器的数据并向所述电源控制芯片发送指令用于实现健康管理功能。

在一种可能的实现方式中，所述FMC+接口的个数为两个。

在一种可能的实现方式中，所述CPU配置有PCIe接口、RS232串口和所述RS422串口；

所述PCIe接口为PCIe×4；

所述PCIe接口适用于电连接VPX背板；

所述RS232串口的个数为2个；

所述RS422串口的个数为2个。

在一种可能的实现方式中，还包括连接芯片；

所述连接芯片适用于电连接VPX背板；

所述FPGA芯片与所述连接芯片通信连接；

所述CPU与所述连接芯片通信连接；用于控制管理所述FPGA芯片。

在一种可能的实现方式中，所述FPGA芯片包括LVDS接口和GPIO接口；

所述LVDS接口为16对；

所述LVDS接口适用于电连接VPX背板；

所述GPIO接口为108路。

在一种可能的实现方式中，还包括网络芯片和网口；

所述网络芯片与所述网口电连接；

所述网络芯片与所述CPU通信连接。

在一种可能的实现方式中，所述网口为RJ45网口。

通过包括CPU、第一缓存模块、FPGA芯片、第二缓存模块和FMC+接口，CPU配置有第一缓存模块，CPU与FPGA芯片通信连接，FPGA芯片配置有第二缓存模块，FMC+接口的个数为多个，FPGA芯片与多个FMC+接口通信连接，每个FMC+接口适用于电连接FMC板卡。这样，用更多的接口来快速处理数据，从而实现对系统的精确控制，提高控制的效率，保障系统的实时性。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出本公开实施例的数据处理控制板卡的示意图；

图2示出本公开实施例的数据处理控制板卡的电源模块示意图；

图3示出本公开实施例的数据处理控制板卡的时钟网络拓扑示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的数据处理控制板卡100的示意图。如图1所示，该数据处理控制板卡100包括：

CPU110、第一缓存模块120、FPGA芯片130、第二缓存模块140和FMC+接口150，CPU110配置有第一缓存模块120，CPU110与FPGA芯片130通信连接，FPGA芯片130配置有第二缓存模块140，FMC+接口150的个数为多个，FPGA芯片130与多个FMC+接口150通信连接，每个FMC+接口150适用于电连接FMC板卡。

通过包括CPU110、第一缓存模块120、FPGA芯片130、第二缓存模块140和FMC+接口150，CPU110配置有第一缓存模块120，CPU110与FPGA芯片130通信连接，FPGA芯片130配置有第二缓存模块140，FMC+接口150的个数为多个，FPGA芯片130与多个FMC+接口150通信连接，每个FMC+接口150适用于电连接FMC板卡。这样，用更多的接口来快速处理数据，从而实现对系统的精确控制，提高控制的效率，保障系统的实时性。

具体的，参见图1，在一种可能的实现方式中，第一缓存模块120的类型为DDR3，第二缓存模块140的类型为DDR4。举例来说，CPU110的型号为T2080，FPGA芯片130的型号为VU9P，第一缓存模块120为DDR3缓存，DDR3缓存的容量为2GB，且为双通道，即每个CPU110配置有双通道、大小为2GB的DDR3内存，通过对每个CPU110增加缓存通道，这样也就提高了CPU110的处理速度。同样的，第二缓存模块140为DDR4缓存，DDR4缓存的容量为2GB，且为双通道，即每个FPGA芯片130配置有双通道、大小为2GB的DDR4内存，速度为2400Mbps，通过对每个CPU110增加缓存通道，这样也就提高了FPGA芯片130的处理速度。

进一步的，参见图1，在一种可能的实现方式中，还包括MCU160、电源控制芯片170和温度传感器，MCU160与温度传感器电连接，MCU160与电源控制芯片170电连接，电源控制芯片170与CPU110电连接，MCU160通过接收温度传感器的数据并向电源控制芯片170发送指令用于实现健康管理功能。举例来说，使用一个MCU160作为BMC，参见图2，该BMC直接由VPX背板提供的3.3V供电，其他的元件所需的电源均由BMC进行控制，且可以通过BMC实现健康管理功能，示例性的，在电路板上设置有多个温度传感器，用来监测主要元器件的温度，这些温度传感器均与MCU160电连接，MCU160与电源控制芯片170(OBC)电连接，当温度到达设定值以上时，MCU160就控制电源控制芯片170以使电源断开，保护各个元器件的安全，即实现了健康管理功能。进一步的，CPU110通过与电源控制芯片170电连接，可以达到对设备远程上下电的功能。

需要说明的是，其中当温度到达设定值以上时，MCU160控制电源控制芯片170以使电源断开这一步骤需要通过软件程序来实现，可以采用本领域的常规技术手段进行实现，此处不再赘述。

进一步的，参见图1，在一种可能的实现方式中，FMC+接口150的个数为两个。举例来说，FMC+接口150的个数为两个，两个FMC+接口150分别连接一个FMC板卡，通过使用两个单FMC+连接FPGA芯片130，用更多的接口来快速处理数据，从而实现对系统的精确控制，提高控制的效率，保障系统的实时性。

进一步的，参见图1，在一种可能的实现方式中，CPU110配置有PCIe接口、RS232串口和RS422串口，PCIe接口为PCIe×4，PCIe接口适用于电连接VPX背板，RS232串口的个数为2个，RS422串口的个数为2个。举例来说，PCIe接口与VPX背板电连接，速度兼容PCIe2.0接口。

进一步的，参见图1，在一种可能的实现方式中，还包括连接芯片190，连接芯片190适用于电连接VPX背板，FPGA芯片130与连接芯片190通信连接，CPU110与连接芯片190通信连接，用于控制管理FPGA芯片130。举例来说，连接芯片190的型号为CPS1848，CPS1848的一路SRIO接口与CPU110连接，可以通过CPU110对FPGA芯片130进行管理。进一步的，CPS1848通过SRIO连接至VPX背板，这样，就可以通过VPX背板直接接收数据到FPGA芯片130进行处理。其中，SRIO接口为SRIO×4。

进一步的，参见图1，在一种可能的实现方式中，FPGA芯片130包括LVDS接口和GPIO接口，LVDS接口为16对，LVDS接口适用于电连接VPX背板，GPIO接口为108路。

进一步的，参见图1，在一种可能的实现方式中，还包括网络芯片180和网口，网络芯片180与网口电连接，网络芯片180与CPU110通信连接。示例性的，网络芯片180的型号为88E1145，网口为RJ45网口，网口用于连接外部主机，外部主机通过插入RJ45网口连接到网络芯片180，可以通过网络芯片180向CPU110发送调试信息进行调试设置。

另外的，CPU110和FPGA芯片130还用到了多个频率的时钟保证设备稳定工作，参见图3，其中包括8MHz、25MHz、100MHz、133MHz、125MHz、156.25MHz、300MHz的时钟。

需要说明的是，尽管以上述各个步骤作为示例介绍了数据处理控制板卡100如上，但本领域技术人员能够理解，本公开应不限于此。事实上，用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定数据处理控制板卡100，只要达到所需功能即可。

这样，通过包括CPU110、第一缓存模块120、FPGA芯片130、第二缓存模块140和FMC+接口150，CPU110配置有第一缓存模块120，CPU110与FPGA芯片130通信连接，FPGA芯片130配置有第二缓存模块140，FMC+接口150的个数为多个，FPGA芯片130与多个FMC+接口150通信连接，每个FMC+接口150适用于电连接FMC板卡。这样，用更多的接口来快速处理数据，从而实现对系统的精确控制，提高控制的效率，保障系统的实时性。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种数据处理控制板卡，其特征在于，包括CPU、第一缓存模块、FPGA芯片、第二缓存模块和FMC+接口；

所述CPU配置有所述第一缓存模块；

所述CPU与所述FPGA芯片通信连接；

所述FPGA芯片配置有所述第二缓存模块；

所述FMC+接口的个数为多个；

所述FPGA芯片与多个所述FMC+接口通信连接；

每个所述FMC+接口适用于电连接FMC板卡。

2.根据权利要求1所述的数据处理控制板卡，其特征在于，所述第一缓存模块的类型为DDR3。

3.根据权利要求1所述的数据处理控制板卡，其特征在于，所述第二缓存模块的类型为DDR4。

4.根据权利要求1所述的数据处理控制板卡，其特征在于，还包括MCU、电源控制芯片和温度传感器；