通过创新增强功能并延长使用寿命

衡量技术价值的真正标准是其承受变革挑战的能力。要坚持下去，技术的配置、硬件组件和集成策略必须具有内在的灵活性原则，这反过来又允许现代化和有效增强。

创新保护技术免于过时，从物流和成本角度来看，这些都是主要威胁。对于嵌入式计算应用程序尤其如此。最简单的技术创新包括研究、开发、测试和实施。然而，直到一项创新被引入市场并得到广泛采用，它才会真正有助于技术的寿命。

经得起时间的考验

自 1995 年被 PICMG 采用以来，CompactPCI 在机械上基于经过验证的 Eurocard 外形尺寸，已成功部署在众多工业、电信和军事应用中。2001 年的更新创建了基本的 CompactPCI 2.0 核心规范，该规范定义了外形尺寸、并行总线、连接器和引脚布局、功耗、冷却和拓扑结构。

随后的创新增加了核心规范，并确保更苛刻的工业要求也可以适应 CompactPCI 系统。这些要求包括热插拔、多计算、夹层卡上的背面 I/O 和传导冷却。然而，在 CompactPCI 系统中，串行点对点连接是通过 J2 连接器上专有的、用户定义的引脚实现的。这一特性导致 CompactPCI 系统与不同制造商的组件不兼容。

技术创新和系统固有的灵活性催生了两个更新的 PICMG 规范——CompactPCI PlusIO （PICMG 2.30） 和 CompactPCI Serial （PICMG CPCI-S.0），它们定义了将串行高速信号通用集成到模块化 19“ 环境中。

CompactPCI PlusIO 适用于需要从传统并行架构迁移到串行接口的现有系统，而 CompactPCI Serial 适用于仅基于这些高速串行连接的新系统。CompactPCI Serial 是 PICMG 系列规范中的最新创新，在经典 CompactPCI 外形尺寸中增加了对串行点对点结构的更大支持。CompactPCI Serial 于 2011 年 3 月采用，包含对 3U 和 6U 板尺寸的系统和外围设备插槽的定义。

还包括对 8 个 PCI Express 链路、8 个 SATA/SAS 总线、8 个 USB 2.0/3.0 总线和系统插槽上的 8 个以太网接口的定义，以及用于一般系统管理的信号。以太网以全网状连接，传输基于经过验证的高达 10BASE-T 的铜连接标准，用于配置冗余安全关键系统。

CompactPCI 串行规范使 CompactPCI 外形尺寸受益于所有现代计算机芯片中的最新 I/O 增强功能。该规范将大大提高效率，延长使用寿命，并在未来几年提高 CompactPCI 外形的首选技术地位（参见图 1）。

图 1： CompactPCI 规范系列之间的功能和兼容性随着时间的推移而发展。

构建完整的系统

与创新改变技术格局的情况一样，在采用 CompactPCI 串行后立即推出了几项产品开发，以增强这一新规范的适用性。

例如，CompactPCI Serial 外围卡系列带来了广泛的可用功能，以实现 CompactPCI Serial 在嵌入式计算环境中的更快、更轻松的集成。其中包括接口卡、四 GbE 或光纤板、PCI Express （PCIe） 迷你卡和 XMC/PMC 载板，以及多显示器控制器板、通用接口板、非托管 4+1 端口以太网交换机、和一个 SATA 硬盘驱动器/固态磁盘梭。

这些卡可在多种应用中与易于配置的系统结合使用，包括 RAID 系统、网络附加存储 （NAS） 系统、多 CPU 系统、计算机集群、安全系统、图像处理系统、图形输出系统、和无线通信。这些卡还使 CompactPCI Serial 能够通过高速连接互连多个板卡。通常处理大量数据的 RAID 和 NAS 系统都受益于信息快速准确传递的保证。

CompactPCI 串行系统的扩展功能

广泛的可用外围板有助于提高系统灵活性，并进一步将传统 CompactPCI 系统迁移到更新的基于 CompactPCI 串行的系统，从而满足高速数据传输不断增长的需求。

例如，3U CompactPCI-to-CompactPCI Serial 接口卡可以代替系统插槽卡，并且由于它配备了 PCIe-to-PCI 桥接器，它可以作为最多 7 个 PCI 设备的主控，支持 32 位和 33 MHz 配置。基于串行的系统可以连接到传统系统。在这种配置中，CompactPCI Serial 和 CompactPCI 背板可以位于一个或两个单独的外壳中。

对于需要连接外部数据存储介质或设备且数据传输速率要求高的应用，例如高速摄像机，USB 3.0 似乎是首选接口。使用最新 USB 技术并符合行业标准 3U 外形尺寸的外设板将允许视频内容和数据管理越来越多地集成到嵌入式系统中，这些领域包括铁路和航空电子设备中的乘客信息或安全和监控等领域。

以太网是另一个在嵌入式系统中迅速开辟更广阔道路的方面。CompactPCI Serial 可通过支持 IEEE 802.3 以太网标准的完整以太网网状网络连接系统中的总共九张卡（一个系统插槽、八个外围设备）。CPCI-S.0 规范针对对称多处理和冗余系统拓扑进行了优化。CompactPCI Serial 还处理星型架构，这对于标准计算机来说已经足够了，但对于多计算机系统来说，全网状结构更好。这样，用于安全关键和/或高可用性应用的冗余系统可以通过以太网连接到背板上。

一个单独的外围卡可以容纳多达四个 10/100/1000BASE-T 以太网通道，这些通道由一个通过 x4 PCIe 链路连接到背板的以太网控制器控制。随着使用嵌入式计算机的恶劣和移动环境越来越多，基于以太网的 CompactPCI 串行卡通常具有强大的设计功能，例如扩展温度范围和 M12 连接器。

对于包括 WLAN、GPS 和 GSM 在内的高频移动无线功能，CompactPCI 串行外围卡可以容纳两个 PCIe Mini Card 或两个带有内部 PCIe 或 USB 的 ExpressCard，以及两个 SIM 卡。这提供了更大的灵活性，并有助于避免性能瓶颈或高昂的漫游费用，例如当火车穿越国家边界时。

对于要求增加 I/O 的各种高速应用，通用 3U XMC 或 PMC 载板可以提供对当前高速 XMC 模块以及各种速度类型的传统 PMC 模块的即时访问。此外，CompactPCI 串行外围板可以通过 UART 和现场总线接口的单独混合提供灵活的串行通信。此外，当 CompactPCI 串行板配备可配置的 FPGA IP 核时，整个系统将受益于几乎无限的接口选项，这些选项支持大量计算功能。

通过采用和创新实现长寿

通过不断适应嵌入式计算系统中稳定而快速的进步，CompactPCI 标准已被广泛部署并被广泛接受为首选技术，尤其是在任务关键型和恶劣环境应用中。

随着创新制造商在如此短的时间内开发出用于 CompactPCI 串行系统的全面和多功能的接口板阵列，这种耐用和多功能技术的成熟和广泛采用将持续到未来。

审核编辑：郭婷