后IO板
1設計要求1.1功能要求3U VPX通訊板具有4路CAN，2路 Flex Ray、1路SGMII網口、2路RapidIO2、2路PCIE4、2路IPMI接口
整個處理模塊系統框圖如下：

圖1 系統框圖
根據上圖，模塊可以分為以下幾個部分：
?CAN協議模塊：完成CAN協議的轉換。
?PCIE模塊：完成高速PCIE協議的數據收發及協議轉換。
?RapidIO模塊：完成高速RapidIO數據收發及協議的協議轉換
?FlexRay模塊：完成CAN協議的轉換
?IPMI管理模塊：完成板卡狀態的管理控制。
?SGMII模塊：完成串行以太網的數據收發。

2、FPGA加DSP設計
由于多路CAN及Flearay的要求，采用FPGA完成接口的擴展,可選用小規模的FPGA芯片：（Artix7 ）

圖2 FPGA架構框圖
方案采用FPGA設計，由于CAN中有備份廣播發送和點對點單路發送的需求，因此將所有的CAN轉換模塊接入FPGA中，在FPGA中嵌入一個MicroBlaze核方便系統調度控制，用于管理數據流，設計中需要使用較多的數據通道管理， 中央采用INTERCONNECT連接。
FPGA分別給相應的協議轉換核配置不同的內存地址，在收到數據請求后發出中斷，MicroBlaze解析協議并做相應的數據搬運。
（1）如PCIE接收到的數據存儲進DDR3中，同時提交中斷給MicroBlaze
（1）MicroBlaze收到中斷后查詢協議中的數據協議轉換類型，及是否廣播
（2）MicroBlaze啟動對應的協議收發器（CAN/FlexRay ）配置相應的協議轉換核，啟動數據搬運。

3、FlexRay 協議轉換
FlexRay總線提供消息冗余傳輸或非冗余傳輸兩種選擇，系統可以進行優化，以提高可用性或吞吐量。用戶無需調整現有節點中的軟件就可以擴展整個系統；同時，支持總線或星型拓撲結構。FlexRay總線提供了大量配置參數，可以支持對系統進行調整，如通信周期的持續時間、消息長度等，以滿足不同應用場合的需求。FlexRay總線在重負載下可以關閉部分節點，使其僅接收數據而不發送數據，減少數據重發次數，使得總線負載很快減輕。目前已有多家公司生產FlexRay總線控制器，例如恩智浦(NXP)半導體公司的TJAl080總線控制器、Freescale公司的MFR4200總線控制器等，這些總線控制器和外部數據接口均采用串口方式。而英飛凌公司的FlexRay總線控制器CIC310與外部設備以并口方式連接，具有較高的數據傳輸速率。
（1）FlexRay 控制器采用英飛凌公司的CIC310

（2）CIC310與FPGA采用SSC高速同步串行總線連接具有速度高的特點，支持2*10Mbps傳輸速度，　CIC310總線控制器的內部結構如下圖所示。從圖中可以看出，CIC310總線控制器主要由E—Ray模塊、DMA模塊、時鐘管理模塊、中斷模塊、內存、數據處理和校驗模塊，以及數據接口模塊等組成

(3)　FlexRay busdriver采用 NXP TJA1080A
TJA1080A收發器支持 FlexRay v2.1版本規范，支持通訊速率1-10Mbps

4、CAN協議轉換
(1)CAN協議采用SJA1000專用CAN協議轉換芯片，最高速度支持1000kbps使用并行總線與FPGA連接（EMIF），包括WE/RD/CS/DATA，發送CAN數據時，FPGA將其當做外部RAM的來操作，接收CAN時，數據先緩存到SJA1000的片內緩存，然后報告中斷，再由FPGA讀出數據。

（3）SJA1000 是一種獨立控制器，用于移動目標和一般工業環境中的區域網絡控制（CAN），有兩種工作模式（BasicCAN和PeliCAN）。BasicCAN僅支持標準模式，PeliCAN支持CAN2.0B的標準模式和擴展模式。

（4）BusDriver 選用 PCA82C250（非隔離）
PCA82C250是CAN控制器與物理總線之間的接口，主要用于增強系統的驅動能力。采用收發器的系統中，節點數至少可以達到110個，同時還具有降低射頻干擾（RFI）和很強的抗電磁干擾 （EMI）能力。

5、Rapid IO
串行RapidIO是物理層采用串行差分模擬信號傳輸的RapidIO標準。RapidIO 2.0標準支持.3.125、5GHz、6.25GHz.

Rapid IO 使用axi to rapidio bridge FPGA邏輯核實現，每路Rapid IO*2需要使用2路GTX通道。

6、SGMII接口
（1）SGMII采用MERVELL 的88E1111千兆以太網PHY芯片，其在采用銅介質傳輸時可以工作在SGMII模式：

（2）千兆以太網MAC采用FPGA內部硬件實現MAC，可支持UDP/TCPIP協議。

芯片 預估功耗 數量
FPGA 8W 1
DDR3 1.5W 1
88E1111 0.75W 1
CIC310 0.25W 2
SJA1000 0.1W 6
總功耗 11.35W
背板輸入功率 12.7W(90%電源效率)

定制功能板卡

總結

以上是生活随笔為你收集整理的flexray VPX控制板设计方案详细的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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