VPX_8TMS320C6678高速信号处理板

产品概述

VPX_V6_8TMS320C6678信号处理板是一款6U OpenVPX板卡，符合VITA 65系统规范，板卡实拍图片和功能框图如上图所示。
板卡集成八片TI高性能8核信号处理器TMS320C6678，能够提供2048GMACs或1024GFLOPs的峰值处理能力，集成sRIO交换器和千兆网交换器，板间提供四路x4 sRIO，支持8GB/s的全双工板间数据带宽，板卡适用于雷达、声纳、图像等信号处理系统。
板卡提供风冷和导冷两种规格，采用VPX 12V供电。

主要特点

· 6U OpenVPX板卡,符合 VITA65规范
· 八片TI TMS320C6678八核处理器：
主频 1GHz；
单片DSP提供256GMACs或128GFLOPS的峰值处理能力；
每片DSP提供2GB 64bit DDR3-1333存储器；
2GB NAND FLASH存储器（DSP0）；
一片128Mb SPI NOR FLASH 存储器（DSP0）；
Hyperlink互联；
x2 PCIe 到VPX-P2连接器；
· 集成 Gen2 sRIO 交换器：
到每个DSP一个x4 sRIO连接，支持2GB/s有效数据带宽；
四个x4 sRIO到VPX-P1连接器，支持8GB/s的板间有效数据带宽；
· 集成SGMII Ethernet 交换器：
到每个DSP一路SGMII连接 ；
四个1000Base-BX通道到VPX-P4连接器；
一路1000Base-T千兆网到前面板RJ45；
一路1000Base-T千兆网到VPX-P4连接器；
· 多板同步时钟
· 电源、温度监测传感器
· 调试接口：JTAG、RS232、千兆网
· 支持SYS/BIOS实时操作系统，中间件支持
· 6U VITA 48 1" 模块
· 工作温度-40℃～65℃
· 典型功耗100W

处理模块

TI TMS320C6678处理器
TI公司的 TMS320C6678处理器基于Keystone结构，片内包括8个C66x内核，具有浮点和定点双运算模块，TMS320C6678处理器片内每个内核具有32KB的L1D缓存、32KB的L2D缓存和512KB的L2缓存，此外还有4096KB的核间共享存储器。
TMS320C6678处理器工作在1 GHz主频时能够提供256GMACs或128GFLOPs的处理能力，八片TMS320C6678能够提供2048 GMACs或1024 GFLOPs的峰值处理能力。每片TMS320C6678及其外围电路形成一个处理模块，如图所示。

DDR3 存储器
每片TMS320C6678处理器配置容量2GB的DDR3-1333存储器，位宽64bit，峰值数据吞吐率可达10GB/s，整板提供16GB的DDR3存储空间。
非易失性存储器
处理板包括丰富的FLASH存储资源，包括NAND FLASH、SPI NOR FLASH和I2C EEPROM几种类型。
板上DSP0配置一片2GB的SLC NAND FLASH芯片，用以存储系统文件和大批量数据，DSP0通过EMIF接口访问NAND FLASH。
DSP0配置一片16MB的SPI NOR FLASH，用以存储存储板卡硬件信息、系统配置参数等。另外配置一片16MB的SPI NOR FLASH，用以存储八片处理器的共享数据。
每片DSP均配置一片128KB的I2C EEPROM存储器，用以存储BootLoader程序、POST程序和启动参数信息。

sRIO交换架构

信号处理板使用一片IDT CPS-1848 Gen2 sRIO交换器，八个DSP各自通过x4 sRIO连接到sRIO switch，从sRIO switch引出四路x4 sRIO到VPX P1连接器。sRIO工作在5Gbps速率上时，能够实现处理器间2GB/s的传输带宽，和板间8GB/s的传输带宽，sRIO交换架构见下图。信号处理板可以应用于基于全互联或星形互连的处理系统。

千兆网交换

信号处理板使用一片BroadCom十六口SGMII千兆网交换器，实现板内八片DSP和板间控制信息的交换，支持L2级网络交换。每片DSP通过一路SGMII接口连接到千兆网交换器，从千兆网交换器引出四路1000BASE-BX到VPX P4连接器，通过1000BASE-BX背板互联，信号处理板可以集成到系统级的交换网络中。
前面板和VPX P4连接器各设计有一路10/100/1000BASE-TX接口，复用千兆网交换器同一个SGMII端口，通过这些接口可实现板卡程序的加载和调试，或者作为与外部控制机的互联接口。

Hyperlink数传通道

TMS320C6678的HyperLink是一个4 Lane的SerDes接口，每个Lane最高可运行在12.5Gbps。板上的八片DSP分四组，每组两片DSP的HyperLink交叉互连，作为处理节点间辅助的快速数据通道，互连关系如下：DSP0-DSP1，DSP2-DSP3，DSP4-DSP5和DSP6-DSP7。板上HyperLink工作在6.25Gbps，支持25Gbps的传输速率。

串口

信号处理板前后各提供一路RS-232串口，串口速率115Kbaud，八片DSP各自的串口则连接到CFPGA（Core FPGA），在CFPGA实现串口路由，用户可通过串口进行板卡调试和维护，调试信息可通过串口在上位机的调试软件或超级终端界面上显示。

LVTTL/LVDS GPIO

信号处理板在VPX连接器上提供4路LVTTL GPIO信号和8路LVDS GPIO信号，这些信号均可独立设置为输入或输出，设置为输入时，可作为触发或中断使用，LVTTL GPIO在板上作上拉处理，兼容5V电气信号。

电源/温度监测

信号处理板设置电源和温度监测传感器，以监测板卡电源和温度状态，系统控制器可以通过板卡IPMI接口读取这些监测信息，以实现系统级的电源和散热管理。
温度传感器设置在板卡边沿和内部各主要发热点处，通过温度监测信息可以实时了解板卡发热分布状态和机箱散热情况。

多板同步时钟

信号处理板在背板连接器上提供板间同步时钟信号，支持系统中多块板卡在相同时钟域上的同步计时，在各个板卡上维护一个相互同步的计数器，系统开发人员可以对不同板卡上的消息或数据进行时戳管理，方便多个板卡同步观测各处理节点的数据流。

前面板接口

信号处理板前面板提供如下接口：
· 一个RJ45千兆网接口
· 一个RS-232接口，采用J30J-9连接器
· 12个面板指示灯
· 一个复位按键

调试方式

JTAG仿真器调试
通过JTAG接口，可以对板上八片DSP进行断点调试。
串口调试
板卡通过串口可以与主机进行基本的输入输出交互，例如与DSP交换数据、查询板卡配置信息、修改板卡启动参数、实现系统复位等功能。
网络调试
在多板应用系统中，通过网络接口可以同时加载多块板卡的DSP程序、实时观测每个DSP的内存数据和运行状态。 

软件支持

用户软件
提供算法库，包括经过特殊优化的雷达专用信号处理算法库、通用信号处理算法库、数学库。
提供通信库，通信库通过和各种物理层互联协议驱动程序的配合屏蔽底层硬件、操作系统以及互联协议的异构性，向上层应用程序提供统一的通信接口，简化用户编程复杂度。
提供系统调试和监测软件，是对用户运行的程序进行实时调试和监测的软件工具集。主要实现内存数据的图形化显示、处理器及任务运行状态监测、变量或事件监测、程序加载管理等功能。 
板级支持软件
提供BootLoader程序，即IBL，是针对板卡定制的启动引导软件，通过以太网TFTP协议实现对板卡上用户程序的加载。
提供板级支持函数库，包括板卡各种硬件部件的驱动函数接口。例如sRIO、PCIe、以太网、外部中断、非易失性存储器访问等函数接口。
提供硬件诊断程序，完成对板卡外设硬件的诊断和测试，将诊断的结果通过串口或者指示灯表示出来。
运行TI sys/Bios操作系统，板卡上的TMS320C6678处理器运行sys/Bios实时微内核操作系统，由操作系统负责资源的管理和任务调度，使用户仅专注于算法程序的开发。

应用范围