基于A(yíng)TCA的高性能測試系統架構研究

　　二、基于ATCA的測試系統架構

　　ATCA標準包括核心核心規范和輔助規范，ATCA核心規范即PICMG 3.0，核心規范中定義了機械結構、電源分配、散熱管理和系統管理。各自的電氣連結和數據傳輸的拓撲結構因基于特定傳輸的需求而不盡相同。ATCA的所有傳輸模式都是構架在高可靠度的系統之上，故不會(huì )因為單點(diǎn)故障而導致傳輸的癱瘓。多傳輸模式的選擇使得控制和數據傳輸分離, 而每種傳輸類(lèi)型又可被區分為單個(gè)獨立的傳輸。

　　輔助規范PICMG 3.1- PICMG 3.5定義了點(diǎn)對點(diǎn)之間連接的協(xié)議，其中PICMG 3.1是千兆以太網(wǎng)和光纖傳輸，PICMG 3.2是InfiniBand傳輸，PICMG 3.3是StaRFabric傳輸，PICMG 3.4是PCI-E傳輸，PIC3.5是RapidIO傳輸。輔助規范中除了PICMG 3.1包括ISO定義的7層協(xié)議，其它可視為3層體系結構，即物理層、數據鏈路層和事務(wù)層。物理層采用低電壓差分信號LVDS，為了平衡直流分量和減少 EMI，物理層采用8b/10b編碼，因為輔助規范的物理層相同，因此同一個(gè)ATCA機箱中可插入支持不同輔助規范的功能刀片。

　　傳統的VXI、PXI測試總線(xiàn)基于共享總線(xiàn)結構，而ATCA基于高級交換框架結構，技術(shù)上的革新導致了數據吞吐量和數據傳輸的實(shí)時(shí)性都有不同等級的提升。傳統的測試系統通常由控制計算機（控制器）、零槽控制器和多個(gè)模塊化儀器組成。 ATCA系統基于交換架構，控制器和模塊化儀器之間通過(guò)交換刀片交互數據，另外，模塊化儀器之間也可以通過(guò)交換刀片交互數據，從組件在測試系統中充當的角色來(lái)看，ATCA中交換刀片的作用類(lèi)似于傳統測試系統中的零槽控制器。

　　交換架構除了雙星型外，還可采用全網(wǎng)狀互連。全網(wǎng)狀互連增加了數據交換的帶寬，但增加了測試系統實(shí)現的復雜度和成本，另外測試系統的數據交換吞吐量需求要低于電信應用，因此雙星型互連的拓撲結構非常適合測試系統應用。

　　上圖給出了一個(gè)典型的基于A(yíng)TCA架構的測試系統，刀片互連拓撲結構為雙星型，系統中包括2個(gè)交換刀片、1個(gè)處理器刀片、4個(gè)數字化儀刀片和2個(gè)高速存儲刀片。處理器刀片通常由多個(gè)Intel處理器組成，以增加多任務(wù)處理性能，平臺軟件運行于處理器刀片上。交換刀片是ATCA的核心所在，應承載ATCA的一個(gè)輔助規范，交換刀片能夠提供不同的質(zhì)量服務(wù)等級Qos，以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（如圖像、語(yǔ)音業(yè)務(wù)）的數據交換需求。

　　綜上，ATCA體現了開(kāi)放式、標準化、模塊化、可擴展、可重構的設計理念，ATCA的靈活性、穩定性、互操作性、可管理性以及計算性能都有不同等級的得到提升。它的采用使自動(dòng)測試系統技術(shù)進(jìn)入一個(gè)嶄新階段，完全解決了高速測試領(lǐng)域和相關(guān)軍事應用領(lǐng)域的數據傳輸瓶頸問(wèn)題，因此開(kāi)展此項技術(shù)研究能夠進(jìn)一步推動(dòng)國防工業(yè)試驗與測試技術(shù)發(fā)展，能解決未來(lái)型號對試驗與測試技術(shù)的高速傳輸要求及電子戰技術(shù)所需I/O技術(shù)，從根本上解決航天器和武器裝備測試系統控制、通信、數據傳輸、存貯、處理等應用需求。