CPCI總線(中文又稱緊湊型PCI)是由PICMG組織于1994年提出的高性能工業計算機總線標準。它采用了抗震的Eurocard封裝,是標準PCI總線的工業版本。插孔連接器被設計成從正面裝進機架安裝系統,使其特別適用于工業應用。
最近,計算機電話行業在PICMG的指導下,已經將CompactPCI系統體系結構擴展到支持模擬和數字電話連接器,使其成為工業計算機領域的一個重要標準。
一、CPCI總線接口介紹
CPCI總線是一種高性能的計算機總線,它以PCI電氣規范為基礎,采用2mm密度的針孔連接器,具有更高氣密性和防腐性,進一步提高可靠性和負載能力。CPCI總線的高開放性和高可靠性,以及支持熱插拔的特性,使得該技術在工業自動化、軍事、航空航天等領域得到了廣泛應用。
此外,由于CPCI總線擁有較高的帶寬,它也適用于一些高速數據通信的應用,例如網絡通信、圖像處理等。在高速數據通信中,CPCI總線可以提供更高的數據傳輸速率和更低的傳輸延遲,從而能夠滿足一些高性能應用的需求。
CPCI-3U和CPCI-6U是CPCI標準中的兩種不同尺寸規格的電路板和機箱設計。具備模塊化、熱插拔、強固耐用、高速數據傳輸等優點,便于構建靈活且易于維護的模塊化電子系統架構。
●CPCI-3U:表示的是按照CPCI標準的3個單元(Unit)高度的電路板或機箱設計。每個單元(1U)等于1.75英寸(約44.45毫米),所以CPCI-3U的板卡高度為大約52.5毫米。此類板卡體積較小,適用于緊湊型系統設計,它可以在有限的空間內集成多種功能模塊,廣泛應用于需要小巧體積和較高集成度的工業控制、通信系統以及某些特定領域的嵌入式計算系統。
●CPCI-6U:表示的是6個單元高度的CPCI電路板或機箱設計,其高度約為105毫米。相比CPCI-3U,CPCI-6U擁有更大的板面空間,可承載更多的接口插槽和更復雜的電路設計,因此更加適用于需要大量擴展能力和更高功能集成度的應用場景,如大型數據采集系統、電信設備、軍事指揮系統以及科研儀器等。
二、CPCI總線接口引腳定義
CPCI總線接口的引腳定義分為兩部分,分別是3U和6U高度的電路插板設計。在3U與6U高度的電路插板設計中,CPCI總線接口的引腳定義包括以下幾個信號:
需要注意的是,以上信號定義可能會因為不同的標準或規范而有所不同,建議參考具體的標準或規范進行引用。
三、CPCI總線的PCB設計
1、電源分配
需要為系統提供穩定的電源,使用多個電源軌,并使用跳線和電容進行電壓調節。
2、接地設計
良好的接地設計可以減少EMI和信號干擾,使用單獨的電源接地和信號接地,并在它們之間使用隔離層。
3、板層設計
使用多層板可以提高信號質量和穩定性,通常使用4層或6層板。
4、布局規則
CPCI 插座一般都是壓接器件,布局時需注意器件離插座的間距: Top層保證3mm 以上,Bottom保證5mm以上。
5、布線策略
使用等長布線策略,確保總線和控制信號的延遲一致,時鐘信號控制在2450-2500mil,其他信號<=2500mil,避免時序問題。
6、電磁兼容性
使用屏蔽電纜和去耦電容來減少EMI和信號干擾。
7、時序分析
使用仿真工具進行時序分析,確保信號傳輸的穩定性和正確性。
8、CPCI插座
插座位置要嚴格按照CPCI 標準規范(3U, 6U)進行。
9、防靜電拉手條
保護CPCI系統中的電子元件不受靜電放電的影響。
四、CPCI總線的可制造性設計
1、減少PCB組裝的制程工序及成本,盡量使零件置于PCB的主焊接面,相同或相似的元件應置于同一列或一排并且極性應指向同一方向。
2、在PCB上按尺寸及數量均勻的分配元件以避免PCBA在回流過程及波峰焊接過程中變形。連接器和插座應置于PCBA的主要焊接面。
3、CPCI的插件引腳一般都是按壓方式,設計PCB封裝引腳是需注意引腳孔徑大小。孔徑大了器件會松動,孔徑小器件插不下去。
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