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基于EVOC-EPI總線(xiàn)的工控機特性及可靠性分析
作者：
時(shí)間：2012-10-24
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 引 言
工業(yè)控制計算機是工業(yè)自動(dòng)化設備和信息產(chǎn)業(yè)基礎設備的核心。傳統意義上，將用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的測量、控制和管理的計算機統稱(chēng)為工業(yè)控制計算機，包括計算機和過(guò)程輸入、輸出通道兩部分。但今天的工業(yè)控制計算機的內涵已經(jīng)遠不止這些，其應用范圍也已經(jīng)遠遠超出工業(yè)過(guò)程控制。因此，工業(yè)控制計算機是“應用在國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設的各個(gè)領(lǐng)域、具有惡劣環(huán)境適應能力、能長(cháng)期穩定工作的加固計算機”，簡(jiǎn)稱(chēng)“工控機”。
2 PICMG PIC/ISA總線(xiàn)IPC工控機的由來(lái)
中國工控機技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了上世紀80年代的第一代STD總線(xiàn)工控機，90年代的第二代IPC工控機，IPC工控機是基于無(wú)源底板的系統的發(fā)展一直受到改善平均修復時(shí)間和提供系統升級的便利途徑的愿望驅動(dòng)下產(chǎn)生，因這種結構使得系統更新和修復簡(jiǎn)單而停機時(shí)間最少。還有一原因是伴隨著(zhù)PC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而得到了長(cháng)足的發(fā)展，IPC工控機解決了低成本以及和PC軟硬件兼容性問(wèn)題；實(shí)踐證明：可靠而廉價(jià)的工控機適合中國國情。
早在1994年，PICMG組織及時(shí)在無(wú)源底板結構中導入了PCI技術(shù)，制定了基于ISA/PCI技術(shù)的PICMG1.0標準。PICMG1.0標準架構下的系統主要有如下的優(yōu)點(diǎn)：
1.系統更新和修復時(shí)間短；
2.具有極佳的擴展性；
3.有助于整體系統的散熱特性。
但經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的應用后發(fā)現底板加插卡的物理架構存在一些缺陷，例如，金手指處容易氧化，槽部位容易在振動(dòng)的情況下松動(dòng)，因此不太適應那些具有腐蝕性和振動(dòng)性的環(huán)境下。同時(shí)由于計算機硬件平臺技術(shù)的發(fā)展，需要對原有總線(xiàn)的功能進(jìn)行豐富。對于這些情況，業(yè)界推出了基于PICMG2.0規范的 CompactPCI技術(shù)，但由于價(jià)格、開(kāi)發(fā)難度等因素，CompactPCI在一段時(shí)期內較難進(jìn)入主流市場(chǎng)。因此研祥針對這種情況推出EVOC-EPI 1.0總線(xiàn)，從而延續了IPC工控機的生命力。
3 EVOC-EPI總線(xiàn)架構工控機
3.1 EVOC-EPI總線(xiàn)特性
EVOC-EPI 1.0總線(xiàn)在電氣信號特性上延續PICMG 1.0標準總線(xiàn)技術(shù)，在接插連接方式上采用2對120和90針或孔的歐洲卡式機械結構連接器，每對連接器都是由三排針或孔組成的，具有高氣密性、防腐性，進(jìn)一步提高了工控機可靠性，提升了系統抗振動(dòng)和沖擊能力，最大限度地避免了由于振動(dòng)引起系統故障。
在功能上，從實(shí)現整機功能的系統級出發(fā)，對原有總線(xiàn)信號進(jìn)行補充，使之在系統實(shí)現上更具靈活性和擴展性。
圖1
3.2 傳統 PICMG PIC/ISA總線(xiàn)金手指連接方式固有的缺陷
1. 隨著(zhù)硬件平臺性能的提升，功耗也隨之不斷增大。 固定在CPU卡上散熱系統的重量也不可避免的加大，造成CPU卡重心不穩，易引起CPU卡的印制板變形、斷線(xiàn)、接觸不良等問(wèn)題，造成工作不穩定等。
2.傳統的PICMG1.0規范中，CPU卡和底板之間的物理連接是采用金手指連接的方式，金手指與無(wú)源底板插槽之間的接觸方式是兩側彈片的擠壓，在振動(dòng)和沖擊過(guò)程中瞬間接觸不良，引起系統死機。
3. CPU卡與底板插槽連接后，金手指表面50%以上裸露于空氣中，在潮濕或腐蝕性氣體環(huán)境中長(cháng)期使用，容易氧化或腐蝕，造成系統接觸不良。
4. PCIMG1.0規范的適用對象為采用AT電源的平臺，隨著(zhù)市場(chǎng)需求的多樣化,越來(lái)越多的廠(chǎng)商要求總線(xiàn)擴展支持AT/ATX的雙電源模式。
5.PICMG1.0 規范所支持的PCI規范為2.0版，無(wú)法滿(mǎn)足帶喚醒功能的PCI擴展卡對系統平臺的電源管理。另外，PICMG1.0不支持SMBUS總線(xiàn)，使總線(xiàn)在主板對各擴展子卡進(jìn)行管理的通信方式上靈活性不足。
6. 做為一個(gè)整機系統，主板有多個(gè)監控信號需要與安裝在機箱前面板或者后面板的板卡相連。符合傳統PICMG1.0規范的整機系統，所采用線(xiàn)連的方式。
造成機箱內走線(xiàn)錯綜復雜，降低了整機的散熱性能和裝配性，從而對整機系統穩定性造成較大的影響。
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