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VPX系統的特點及應用
VPX系統的特點及應用
VPX系統標準是VITA組織于近來提出的基于VME總線基礎上的新一代高速串行總線標準。VPX總線的基本規范、機械結構和總線信號等具體內容均在ANSI/VITA46系列技術規范中有詳細的定義，是一個成熟的標準系統。VPX是基于高速串行總線的新一代總線標準，該標準制定的最初目的為了保護VME總線的應用者，繼承和延續VME總線的技術生命力。使VME系統得到更廣泛的應用，更深入的發展。
VPX標準之所以能如此迅速的發展和廣泛的應用，主要有以下幾個方面的原因促成的：
1）隨著科技的不斷進步，一些電子系統要求越來越嚴格，要求新系統不僅僅要提供高性能計算還要有超小體積也就是高功率密度的要求。一方面系統可以應用于尺寸和重量受限的領域（如艦載環境，機載環境，車載環境等待），另一方面系統應具有實現復雜算法和連接多個高速數據源的性能。這些要求正式VPX標準所能解決的。
2）隨著軍工，鐵路，工業自動化，電力系統，通信及物聯網的不斷發展。現實中需要更高的帶寬和更高的傳輸速率及運行速度。VPX系統擴展了帶寬，采用串行互連架構，既顯著增加帶寬的同時，也大大減少引腳的數量。VPX系統的帶寬，由VME總線的帶寬的40~60MB，通過增加串行連接的數量，使該系統的總帶寬達到了理論的100GB/s。
3）在VME64X規范中，背板的功耗限制為35W，目前微處理器的快速發展，多核、多處理器技術也在不斷成熟，背板功耗大大超過了35W, VME系統的這一功耗限制在實際使用中已經成為瓶頸。VPX系統通過增加背板的供電以及更加完善的散熱解決方案（傳導、液冷等）來解決此問題，使該系統突破了這一瓶頸，實際場景應用更廣泛了。
4）VITA系列協議對VPX總線做出了確定的規范，VPX即為對VITA系列協議的指稱。該系列協議由VITA 基本規范以及涉及VMEbus、Serial Rapidl0等信號映射的各類子協議構成。該VPX系統可以適用特別惡劣的自然環境及電磁環境，抗干擾性強。也可以快速商業化。
VPX系統總線來源于VME系統，是通用計算機總線，并且結合了Motorola公司Versa總線的電氣規范和Eurocard機械封裝標準，是一種開放式架構，支持多處理器計算機系統。1984年，VME國際貿易協會組織（VITA）成立，致力于推動VME總線的市場和發展。1987年，VME總線被IEEE正式接納為萬用背板總線（Versatile BackPlane Bus）標準，標準號為ANSI/IEEE-1014，總線接口為兩個96芯的針孔連接器，數據寬度為32位，帶寬為40MB/s，市場名稱為VME32。從誕生到最初的十幾年間，VME由于采用歐卡結構具有高可靠性使其在工業控制、實時處理和軍用領域中都得到了廣泛應用，并一度主導工控機實時領域。
隨著電子技術的發展并迫于CPCI等其他標準的沖擊和競爭，VITA先后多次推出升級版本，如VME64、VME64x、VME320。近幾年，為了滿足更大帶寬和更強制冷能力的要求，VITA先后推出VXS（VITA41）、VPX（VITA46）和 REDI（VITA48）等一系列新的模塊標準。其中，VPX系統全部采用的MultiGig RT2連接器具有連接緊密、插入損耗小和誤碼率底等優點；通過結合REDI構成的VPX-REDI平臺可以滿足苛刻環境和大帶寬的工業需求，如軍工和通信方面。
VPX系統的核心在于連接器MultiGig RT2，相對于傳統的針式連接器，這種高速差分連接器的硅晶片式（類似內存條的金手指）結構具有連接緊密、插入損耗小和誤碼率低等優點，每個差分接觸對支持的數據帶寬可高達10Gb/s，而且硅晶片都帶有ESD接地層和觸點層，防止操作期間受意外放電影響。盡管采用這種高速連接器犧牲了VPX與早期的VME產品在硬件上的兼容性，但是這種因為不兼容所帶來的劣勢在其他方面會得到更多的補償，主要體現在兩個方面：其一，可以直接從后背板配置快速I/O設備（如數字視頻），這樣能夠消除由于前端配置帶來的維修和形狀尺寸問題；其二，為VME用戶提供一個可以簡單有效地采用各種高速開關互聯結構的途徑；其三，定義了大量的l/O管腳以便于系統的升級和擴展。
VPX系統 支持多種并行和串行傳輸協議，主要包括VME64x和PCI并行總線協議。為了解決與CPCI和傳統VME產品的兼容問題，VPX還允許采用了一種同時帶有各種標準插槽的混合式背板結構，這樣在系統升級時仍然可以保留大部分的現有模塊。另外，REDI（VITA48）在模塊加固和制冷增強方面對VPX進行了很好的補充，使之可以滿足苛酷的軍用環境等；并且這是第一個可用于軍用平臺的商用現貨，具備成本優勢。
VPX系統根據物理結構，系統分為3U和6U尺寸的兩個版本。
3U標準包含3個接口：P0，P1，P2。P0為8片結構，其中3片為電源，可以提供+12V，+5V，+3.3V電源，3片為單端信號片，另外2片為差分信號片。P1為16片結構，提供16組差分對信號。P2為16片結構，能提供16組差分對信號或16個單端信號。
6U標準包含7個接口，分別為PO，Pl，P2，P3，P4，P5，P6。其中，P0-P2和3U標準一樣，P3-P6每個接口能提供16組差分對信號或16組單端信號。
在應用方面，自該系統問世以來，就受到相關領域的高度重視和青睞，結合REDI使得系統在具有Gigabyte的數據傳輸能力的同時，也具有加固的機械結構和更強的冷卻能力。由于VME有著近三十年應用和發展的積累，在實時控制和軍工領域依然擁有大量現存客戶。從繼承性和可靠性角度考慮，加上VPX本身具有的優越性，這類用戶最終升級到VPX只是時間問題。許多VME總線工控機的大型制造商如 Motorola和Force Computers等自然也是VPX的主要倡導者和實踐者。世界一些知名廠商已經早早在VPX技術上取得領先優勢，如Motorola ECC、Interphase、Zynx、Nat Europe、Curtiss Wright、Tews、Acromag等在電信和國防應用方面都有著各自系列化的成熟產品。