基于DSP TMS320C6678+FPGA XC7V690T的6U VPX信號處理卡

一、概述

    本板卡基于標準6U VPX 架構，為通用高性能信號處理平臺，系我公司自主研發。板卡采用一片TI DSP TMS320C6678和一片Xilinx公司Virtex 7系列的FPGA XC7V690T-2FFG1761I作為主處理器，Xilinx 的Aritex XC7A200T作為輔助處理器。XC7A200T負責管理板卡的上電時序，時鐘配置，系統及模塊復位,程序重配等。為您提供了豐富的運算資源。如圖 1所示：

 

信號處理平臺原理框圖

二、設計參考標準 

 ●  VITA46.0 VPX Base Standard

 ●  VITA46.3 Serial RapidIO on VPX Fabric Connector

 ●   VITA46.4 PCI Express on VPX Fabric Connector

 ●   VITA46.7 Ethernet on VPX Fabric Connector

三、技術指標 

 ●  DSP外掛一簇DDR3，數據位寬64bit，容量2GB；數據速率1333MHz；

 ●  DSP外掛NorFlash容量32MB；

 ●  DSP采用EMIF16-NorFlash加載模式；

 ●  DSP連接一路1000BASE-T千兆以太網至前面板；

 ●  DSP連接一路1000BASE-T千兆以太網至VPX P4；

 ●  DSP連接PCIe x2 至VPX P2；

 ●  FPGA外掛兩簇DDR3，每簇容量4GB,位寬64bit，總容量8GB；數據速率1600MHz；

 ●  FPGA 外掛NorFlash容量128MB；

 ●  FPGA的加載模式為BPI模式；

 ●   FPGA外接2路FMC-HPC；

 ●  FPGA 連接GTH x8至VPX P1；

 ●   FPGA 連接GTH x4至VPX P2；

 ●  FPGA 連接一路QSFP+至前面板；光口速率40Gbps；

 ●   DSP和FPGA通過 SRIO x4 @ 5.0Gbps /per Lnae互聯；

 ●   DSP和FPGA實現GPIO，SPI 互聯；

 ●   DSP和CFPGA 實現GPIO，SPI，EMIF互聯； 

 ●   FPGA和CFPGA實現GPIO 互聯；

 ●   CFPGA 連接一路1000BASE-T千兆以太網至VPX P4。

 ●   板卡要求工業級芯片。結構滿足抗震要求。

四、物理特性

             ● 工作溫度：商業級 0℃ ~ +55℃，工業級-40℃~+85℃

             ● 工作濕度：10%～80%

五、供電要求

             ● 單電源供電，整板功耗：40W

       ● 電壓：DC +12V，5A 

       ●  紋波：≤10%

六、應用領域

       信號處理，無線電通信領域。

七、采集存儲計算一體應用

   本應用模式，是通過VPX 進行擴展后板，接入四路M.2的固態硬盤存儲。

每塊存儲盤與FPGA之間采用PCIE3.0 x4接口，可將單塊存儲盤的性能都得到充分發揮。例如：單盤持續讀寫帶寬≥2GB/s，則單盤的存儲陣列持續讀寫帶寬≥2GB/s；當多塊盤并行工作時，存儲陣列讀寫帶寬成指數增長，2塊盤則≥4GB/s,4塊盤則≥8GB/s,以此類推。

存儲陣列的存儲容量由單盤配置決定，目前單塊NVME存儲盤存儲容量可選擇512GB、1TB、2TB、4TB、8TB、16TB。例如配置4塊存儲盤，則存儲陣列容量最高可達64TB。

   硬盤管理通過文件系統，FPGA的PCIeX4與 6U VPX主板互聯，操作系統直接映射管理硬盤，也可以通過前面板QSFP+ 光纖導出給其他服務器設備。

  FMC子卡可以擴展高速AD，DA， 也可以擴展8路光纖，圖像子卡等。

  本方案優勢就是集中的進行采集，存儲，計算一體化，降低硬件成本、功耗，減小設備體積、重量。帶來的問題就是FPGA程序集成度很大，開發難度高。