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1、概述

        hrvpx6cf1v01是一块基于vpx 6u标准结构的fpga信号处理板，单板主要包括一片virtex 7的大规模fpga、一片freescale的powerpc、四组大带宽qdrii+sram存储单元、以及两个标准hpc fmc扩展接口。

        hrvpx6cf1v01设计符合vita65 openvpx规范，数据层（data plane）直接与fpga相连接，可实现gen2 serial rapidio、aurora等多种高速串行协议；扩展层（expansion plane）与gen2 pcie交换片相连，通过扩展层可实现多块hrvpx6cf1v01板卡的数据交互；控制层（control plane）有四组千兆网接口，可方便实现板卡互联。

        hrvpx6cf1v01的高性能powerpc为板卡提供了强大的管理功能，两个hpc fmc接口为板卡提供了灵活的扩展能力，配合本公司公司开发的高性能adc/dac fmc子卡，hrvpx6cf1v01可实现大带宽的drfm应用。

        hrvpx6cf1v01强大的处理能力和灵活的配置方式以及大带宽的数据吞吐的特点，使之适用于雷达信号处理、电子对抗、软件无线电等诸多领域。

2、设计概况

        hrvpx6cf1v01 信号处理板的设计框图如下图所示：

图表1  hrvpx6cf1v01架构

virtex7 fpga

        本板卡包含两片fpga，一片virtex7：xc7vx690t-ffg1930，一片spartan 6：xc6slx45t-ffg484。xc6slx45t是辅助fpga单元，主要功能是完成板卡的控制及加载。xc7vx690t为核心fpga，xc7vx690t外挂两个hpc-fmc和四组qdrii+sram，并通过16 lan gth连接到数据层（data plane），4 lan gth连接到用户层（user plane），4 lan gth连接到pcie交换片。

powerpc

        powerpc选用型号为mpc8536，主要功能是完成单板的控制以及以太网口的数据控制。mpc8536外挂一组ddr3内存，两组以太网接口通过1000base-t连接到（control plane）。

pci express交换芯片

        本板卡包含1颗48 lane 12口的gen2 pci express的交换芯片（pex8648），pcie交换片通过1lan、4 lan和8lan分别连接spartan 6、virtex7 fpga和powerpc，并通过16 lan连接到扩展层（expansion plane）。

存储单元

        板上主要存储器件包括：

• xc7vx690t外挂四组qdrii+sram：gs82582d38ge-500；

• xc6slx45t外挂一片flash：pc28f00ag18；

• powerpc外接4片mt41j64m16la-187e ddr3内存颗粒，用于powerpc的内存空间；

• powerpc外接1片1mb的nvsram和一片512mb的nor-flash；

电源

        单板采用+12v和+5v为主电源。

3、应用示例

        公司现有的drfm系列板卡单板可实现最高2.4gsps、双通道adc采集/dac回放。hrvpx6cf1v01 信号处理板通过挂载一块hrfmc150s和一块hrfmc240s fmc子卡，可实现单板最高4gsps、单通道adc采集/dac回放。

        采用经济的5槽位、全互连结构的标准vpx背板，可将多块hrvpx6cf1v01 信号处理板组成一个多通道信号处理阵列。系统控制由一块vpx单板机完成，vpx单板机与每块hrvpx6cf1v01 信号处理板之间通过4 lan的pcie连接。每块hrvpx6cf1v01 信号处理板之间通过4 lan的serial rapidio两两互联，实现大带宽的实时数据交互。

图表2hrvpx6cf1v01应用

4、板卡评价

        单块hrvpx6cf1v01 信号处理板的数据处理能力、adc/dac的带宽是上代基于cpci结构的drfm板的两倍，解决了上代基于cpci结构的drfm板的板间数据传输带宽的瓶颈问题。

        vpx(vita 46)标准是自从vme引入后的25年来，对于vme总线架构的重大也是重要的改进。作为下一代的接口标准，vpx结构板卡将逐渐占据主导地位。hrvpx6cf1v01 信号处理板是公司率先开发的vpx板卡，随着hrvpx6cf1v01板卡的调试及测试工作进展，后续基于vpx接口的dsp处理板、vpx单板机的开发也已在开展中。公司自研vpx系统已逐步成型。