基于FPGA的通用型AMC板卡的设计与实现

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mixiaoya2008
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AMC板卡作为MicroTCA系统的基本单元,可以应用灵活的模块配置实现丰富的功能,配合标准IPMI接口,实现低成本、高性能、外设资源丰富的通信系统。系统MMC部分采用意法半导体的基于Cortex-M3内核的32位增强型控制器STM32L151作为控制核心,其集高性能、低功耗、低成本、实时应用等特点于一身,最高工作频率可达到72MHz,同时附带多种协议接口,配合串口、EEPROM、温度传感器等外设,主要完成板卡上健康信息的采集、各主要芯片的配置信息存储、调试等功能,最后通过IPMB总线和MicroTCA系统进行通信,实现整板控制。功能模块主要以赛灵思公司Spartan6LX75T系列FPGA为核心,主要完成数据的转换以及传输功能。作为通用型AMC板卡,功能模块部分具有三大特点。首先,FPGA和系统之间应用AMC3.0规范中规定的Rapid IO协议和Ethernet协议接口,其中,Rapid IO协议最高可实现3.125Gbps的数据传输速度。其次,功能模块可提供丰富时钟资源和内存资源,针对前者,板卡配备高精度差分晶振、外部时钟接口以及PLL芯片,扫除板卡上的时钟资源障碍。针对后者,FPGA外接一片16位16M的SRAM芯片,解决FPGA内存小的问题,增强数据处理能力。最后,功能模块提供丰富的外设资源以及扩展接口,扩展系统应用领域。对于外设资源方面主要包括千兆以太网、串行USB接口、SD Card、JTAG接口等,其中以太网和USB接口都配备物理层的转换芯片。对于扩展接口,FPGA外接一300引脚的高速接插件,单端信号和差分信号可选,并提供丰富电压、时钟资源。综合以上特点,实现高性能、资源丰富的通用型AMC板卡。经过测试,系统功能模块和MMC模块设计满足预期需求,且二者联系紧密,实现高控制效率、高可靠性、低功耗和高性能并存的新一代通用型AMC板卡设计。
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