高速数据通信卡设计原理图：基于DSP TMS320C6678+FPGA XC7V690T的6U VPX信号处理卡

基于DSP TMS320C6678+FPGA XC7V690T的6U VPX信号处理卡

概述

本板卡基于标准6U VPX 架构，为通用高性能信号处理平台，系我公司自主研发。板卡采用一片TI DSP TMS320C6678和一片Xilinx公司Virtex 7系列的FPGA XC7V690T-2FFG1761I作为主处理器，Xilinx 的Aritex XC7A200T作为辅助处理器。XC7A200T负责管理板卡的上电时序，时钟配置，系统及模块复位,程序重配等。为您提供了丰富的运算资源。如图 1所示：

信号处理平台原理框图

二、设计参考标准

• ●  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、技术指标

• ●  DSP外挂一簇DDR3，数据位宽64bit，容量2GB；数据速率1333MHz；
• ●  DSP外挂NorFlash容量32MB；
• ●  DSP采用EMIF16-NorFlash加载模式；
• ●  DSP连接一路1000BASE-T千兆以太网至前面板；
• ●  DSP连接一路1000BASE-T千兆以太网至VPX P4；
• ●  DSP连接PCIe x2 至VPX P2；
• ●  FPGA外挂两簇DDR3，每簇容量4GB,位宽64bit，总容量8GB；数据速率1600MHz；
• ●  FPGA 外挂NorFlash容量128MB；
• ●  FPGA的加载模式为BPI模式；
• ●   FPGA外接2路FMC-HPC；
• ●  FPGA 连接GTH x8至VPX P1；
• ●   FPGA 连接GTH x4至VPX P2；
• ●  FPGA 连接一路QSFP+至前面板；光口速率40Gbps；
• ●   DSP和FPGA通过 SRIO x4 @ 5.0Gbps /per Lnae互联；
• ●   DSP和FPGA实现GPIO，SPI 互联；
• ●   DSP和CFPGA 实现GPIO，SPI，EMIF互联；
• ●   FPGA和CFPGA实现GPIO 互联；
• ●   CFPGA 连接一路1000BASE-T千兆以太网至VPX P4。
• ●   板卡要求工业级芯片。结构满足抗震要求。

四、物理特性

● 工作温度：商业级 0℃ ~ +55℃，工业级-40℃~+85℃
             ● 工作湿度：10%～80%

五、供电要求

● 单电源供电，整板功耗：40W
    ● 电压：DC +12V，5A 
   ●  纹波：≤10%

六、应用领域

信号处理，无线电通信领域。

七、采集存储计算一体应用

本应用模式，是通过VPX 进行扩展后板，接入四路M.2的固态硬盘存储。

每块存储盘与FPGA之间采用PCIE3.0 x4接口，可将单块存储盘的性能都得到充分发挥。例如：单盘持续读写带宽≥2GB/s，则单盘的存储阵列持续读写带宽≥2GB/s；当多块盘并行工作时，存储阵列读写带宽成指数增长，2块盘则≥4GB/s,4块盘则≥8GB/s,以此类推。

存储阵列的存储容量由单盘配置决定，目前单块NVME存储盘存储容量可选择512GB、1TB、2TB、4TB、8TB、16TB。例如配置4块存储盘，则存储阵列容量最高可达64TB。

硬盘管理通过文件系统，FPGA的PCIeX4与 6U VPX主板互联，操作系统直接映射管理硬盘，也可以通过前面板QSFP+ 光纤导出给其他服务器设备。

FMC子卡可以扩展高速AD，DA， 也可以扩展8路光纤，图像子卡等。

本方案优势就是集中的进行采集，存储，计算一体化，降低硬件成本、功耗，减小设备体积、重量。带来的问题就是FPGA程序集成度很大，开发难度高。