微型TCA在军事和航空航天应用中不可忽视-电子发烧友网

对于在基于背板的系统中需要高性能、多功能性和可靠性的应用，开放标准计算架构的三个主要选择是 OpenVPX、微型 TCA （MTCA）和高级 TCA （ATCA）。对于军事和航空航天应用，AdvancedTCA通常无法在尺寸，重量和功率（SWaP）上竞争，除非其巨大的吞吐量至关重要。在剩下的两个主要选项中，MicroTCA最近在VPX曾经占主导地位的几个新的军事和航空航天应用中被选择为VPX，从机载和海军设置到地面车辆安装和固定雷达安装。

MicroTCA 是一种商用现货（COTS）可互操作的架构，其坚固耐用的规范已经获得批准和可用。其成熟、经过验证的架构已经取得了一些高性能的进步，而供应商基础已经稳定下来并得到了改进。此外，低价格现在是主承包商最关心的问题。

关于我们

微TCA最初源于已经存在了10多年的高级TCA。微型 TCA 高级夹层卡（AMC）是一种插入 ATCA 载体叶片的夹层方法。随后，PICMG小组提出了一种解决方案，使这些AMC直接插入称为MicroTCA的背板。最重要的是，该规范采用了高级TCA的货架管理/智能平台管理接口（IPMI）功能。

微TCA的主要特点是其模块化和可扩展性。开放标准架构也是完全冗余的（这意味着架构中不存在单点故障）。它拥有99.99999%的正常运行时间，具有热插拔模块，并且可以处理每通道10 Gbps的高速串行（40 GbE处于草案规格中）。其时钟分配具有冗余时钟选项，而其真正开放的COTS架构适用于多个市场（军事/航空航天，通信，物理等）。MicroTCA 架构还提供商用和加固型版本。

比较虚拟像素

VPX 也是一种高速串行、模块化、开放标准架构，在坚固的外形中提供相当大的灵活性和 I/O 引脚。但是，VPX 不具备 MicroTCA 固有的系统管理、电子按键、时钟或固有的互操作性。MicroTCA 也更小，为 75 毫米 x 180 毫米，而 VPX 为 133.25 毫米 x 160 毫米，在 SWaP 的“S”和“W”部分具有优势（典型的卡间距相同）。

供应商基础

在扑克中，当赌注变大时，弱手通常会折叠。在嵌入式行业中，不太认真的供应商在意识到他们无法继续投资或支持产品线以保持竞争力时，就会收拾行装。当MicroTCA首次出现时，数十家供应商在没有完全了解规范和成功所需的条件的情况下进入市场。与此同时，该规范似乎被夸大了，承诺成为每个人的一切。结果是供应商的泡沫，他们引入了太多不符合规范的产品。这个失误在许多沮丧的顾客的嘴里留下了不好的味道。相比之下，开发当今MicroTCA产品的供应商在架构方面经验丰富，能够提供可互操作产品的高质量生态系统。多年来，已经举办了数十个互操作性研讨会，以确保各种供应商的产品能够很好地协同工作。

微断层扫描2和微断续器.3

微TCA多年来一直用于良性环境军事应用。2011 年，推出了 MicroTCA.3，为标准 AMC 提供了硬化传导冷却选项。坚固的翻盖层为连接器提供了稳定性。MicroTCA.3已经在同一实验室进行了与VPX相同的测试 - 事实上，它在某些领域进行了额外的测试。表 1 显示了一些测试的图表。

表 1：在同一实验室中，MTCA 连接器通过了与 VPX 连接器相同的冲击/振动测试（在某些情况下更广泛）。

2013年初批准的MicroTCA.2标准与MicroTCA.3相似，只是它具有用于混合传导/对流方法的空气通道。MicroTCA的一个优点是，很容易将标准AMC模块加固为带有翻盖的硬化版本。MTCA.2/.3 设计还提供了 2 级维护功能，提供至少与 VPX 相同级别的 ESD 保护。

价格现在是一个关键因素

封存和预算削减改变了军事和航空航天嵌入式系统的技术选择方程式。价格曾经是许多应用的次要问题。然而，今天，具有可比性能水平的价格可以将设计决策推向最高水平。从硬件角度来看，MicroTCA 系统的成本（大约）是同类 VPX 系统的一半。

真正的 COTS 可互操作架构

MicroTCA 是一种真正的 COTS 架构，用于从军事和航空航天到通信、测试和测量以及高能物理等应用。VPX基本上可以称为MOTS（军用现成），主要服务于一个市场。COTS架构有几个好处，包括规模经济，更通用的产品供应，以及通信和物理界推动的性能前沿地位。

由于许多模块和基础设施产品可以在多个市场使用，因此可以批量销售到另一个市场的同一物品可以以具有竞争力的价格少量出售给军事市场。例如，可以调整用于物理应用的多通道高速A/D转换器，以用于军事/航空航天传感器或雷达/声纳应用。

纵观 VPX 的历史，人们一直对规范存在互操作性问题感到沮丧。当VPX开始时（主要是一个供应商的概念，后来扩展到更广泛的VITA社区），它有一个非常开放的引脚排列结构。如果设计人员只与一个供应商打交道，这种情况很好，因为单个供应商将确保其电路板和背板都是可互操作的。然而，随着用途的扩大，没过多久，一个供应商的主板就无法与其他供应商的电路板配合使用。作为回应，OpenVPX被创建来定义可互操作的引脚排列配置;这种设置的问题在于它是在事后完成的。一个供应商提出了一个配置，并对委员会说：“这就是你如何与这个董事会互操作。然后，另一家供应商必须愿意设计一个与竞争对手合作的引脚排列的电路板。已经出现了一些“标准”的引脚排列类型，但OpenVPX远非一个真正开放的可互操作生态系统。

借助 MicroTCA，在规范形成时预先实施了引脚排列定义和规则，以便供应商设计的完整生态系统协同工作。此外，MicroTCA还定期举办互操作性研讨会，以确保下一代产品与其他产品配合使用。尽管规范很明确，但在处理系统管理功能和高速时，这种努力仍然是有益和谨慎的。

技术进步势头强劲

MicroTCA架构也是许多通信和高能物理应用的关键架构，这意味着对尖端设计的推动正在进行中。例如，目前市场上有针对 40 GbE 的解决方案（规范处于草案中）。业界首款 100 G 线卡（通过前面板）采用 MicroTCA 外形尺寸。德州仪器（TI）还使用微型 TCA 作为其 EVMK2Hx 参考设计卡的架构。

该建筑在军事和航空航天项目中也取得了许多设计胜利。特别是一个项目发现，一个主要的军事承包商选择MicroTCA作为船上系统来处理来自拖曳阵列或船上其他传感器的声纳数据的信号处理。伟达易达科技开发了一种1U解决方案，用于在隔离式机架中抗振和抗冲击。该应用使用定制的 FPGA 进行波束成形。

我们还看到MicroTCA被选为欧洲一个主要的雷达平台项目;在许多平台上使用MTCA的主承包商，以及计划中的几个平台，包括强化版本;一家主承包商宣布在坚固耐用的车辆平台上选择MTCA而不是VPX;微型TCA正在由国家实验室在卫星系统中选择;美国宇航局将其选用于SGSS项目中的地面终端;美国军方将其用于直升机雷达应用。

许多最先进的数字化仪/转换器、处理解决方案、GPGPU 和存储都在 MicroTCA 中提供。图 2 显示了一个采用 IEEE1588/同步/GPS 的 40 G MCH，用于精确计时。

图 2：40 G MCH 提供 GPS/IEEE1588/SyncE 以实现精确定时和时间戳，这是许多雷达和目标采集应用中的一项突出功能。