STD工控機存在哪些不足之處？

CompactPCI解決了多年來電信系統(tǒng)工程師與設備制造商面臨的棘手問題，將VME密集堅固的封裝和大型設備的極佳冷卻效果以及PC廉價、易采用最新處理能力的芯片結合在一起，保證了99.999%的高可靠度，極大降低了硬件和軟件開發(fā)成本。

CompactPCI簡稱cPCI，中文又稱緊湊型PCI，是國際PICMG協(xié)會于1994提出來的一種總線接口標準。它的出現(xiàn)解決了多年來電信系統(tǒng)工程師與設備制造商面臨的棘手問題，將VME密集堅固的封裝和大型設備的極佳冷卻效果以及PC廉價、易采用最新處理能力的芯片結合在一起，保證了99.999%的高可靠度，極大降低了硬件和軟件開發(fā)成本。目前PCI總線已成為了事實上計算機的標準總線。

CompactPCI所具有的開放性、高可靠性、可熱插拔（Hot Swap），使該技術除了可以廣泛應用在通訊、網絡、計算機電話整和（Computer Telephony），也適合實時系統(tǒng)控制（Real Time Machine Control）、產業(yè)自動化、實時數(shù)據(jù)采集（Real-Time Data Acquisition）、軍事系統(tǒng)等需要高速運算、智能交通、航空航天、醫(yī)療器械、水利等模塊化及高可靠度、可長期使用的應用領域。

早在1995年，香港塞德公司將具有優(yōu)質、高效、低耗等優(yōu)勢的最新總線類產品Compact PCI推向中國市場，同時亦把美國PICMG協(xié)會的發(fā)展情況介紹到中國。我國工控界權威人士即達成共識：要跟蹤高科技，保持與世界工控產品的同步運作，必須攜手聯(lián)合，優(yōu)勢疊加，共同研發(fā)，才能促進Compact PCI在我國的發(fā)展，使Compact PCI成為我國工控界的共用資源。

一、 中國工業(yè)計算機的發(fā)展

80年代初，我國在引進、消化吸收的基礎上，經過技術創(chuàng)新，研制成功了STD總線工業(yè)計算機。STD工控機因具有靈活的組合方式、成本低、小板結構及廣泛的兼容性等優(yōu)點，自1984年國內開始從事開發(fā)和推廣應用以來，被廣泛地應用于鋼鐵冶金、石油化工、機電成套設備、醫(yī)藥食品、數(shù)控機床、工業(yè)爐窯等工業(yè)領域、以及軍工和科研設備中。STD工控機型號眾多，包括INTEL8088/80188、80286、80386、80486和NEC公司的V20、V40、V50等CPU類型的機型，其中以采用NEC公司V40芯片設計的V40系統(tǒng)最具代表性，該系統(tǒng)于1994年被率先成功地應用于水輪發(fā)電機——變壓器組繼電保護、水輪發(fā)電機勵磁等電氣二次成套裝置中。現(xiàn)場實際商業(yè)運行表明：STD工控系統(tǒng)較為穩(wěn)定，但其體系結構仍存不足。

STD工控機的不足：

STD工控機板采用“金手指 ”拔插，間或造成印制板邊緣插頭近處銅箔斷裂或總線接觸不良。

模擬輸入測量線和I/O信號線采用前端扁平電纜連接使整個系統(tǒng)運行的可靠性受到潛在威脅。

原類似STD5459型號的智能A/D采集板采集速度較慢；且板上四選一模擬開關、采樣保持器軟故障偶有發(fā)生。

隨著WINDOWS窗口系統(tǒng)的使用習慣養(yǎng)成，用戶已明顯感覺到在LED方式下進行參數(shù)整定相當不方便，因為需要記憶過多的功能鍵。

原STD工控機由于考慮到通用性和可擴充性，造成許多系統(tǒng)“冗余” 、系統(tǒng)資源浪費。

在90年代以后，由于STD工控機的不足，以及需要滿足不同應用領域的高性能、高可靠、高可用的經濟型工業(yè)計算機的需求，STD總線的工控機逐漸被淘汰。90年代采用ISA和PCI總線的IPC取代STD開始得到應用和普及。但由于IPC的板級互連結構和機械結構的限制，引起諸多不可靠因素，如散熱不合理、抗振動和沖擊能力差、電磁兼容性等，從90年代末開始，發(fā)展勢頭變慢，而且市場占有率開始下降，逐漸退出高可靠性領域。

二、 CompactPCI技術

經過幾年的發(fā)展，PCI總線以其優(yōu)越的電性能獲得了業(yè)界的一致認可。同時利用PCI總線的電性能，結合不同的機械結構，產生了各種各樣的總線。

CPCI總線：將PCI總線與歐規(guī)卡的機械結構相結合，具有抗振性能好、高可用性等優(yōu)點，而且可以支持熱插拔（Hot Swap）、后走線（Rear IO），目前在電信、軍工、交通等領域正在得到廣泛的應用。

PXI總線：在CPCI基礎上加入同步時鐘、觸發(fā)等量測專用總線，在測量、控制領域正得到越來越多的應用。

PC104 Plus總線：將PCI總線與PC104板的機械結構相結合，具有效率高、維護量少、體積小型等特點，在各種嵌入式應用中很受歡迎。

PCMCIA總線：常用于筆記本電腦。

PMC總線：配合CPCI總線在電信行業(yè)中使用。

CompactPCI技術是在PCI技術基礎之上經過改造而成，具體有三個方面：

一是繼續(xù)采用PCI局部總線技術；二是拋棄IPC傳統(tǒng)機械結構，改用經過20年實踐檢驗了的高可靠歐洲卡結構，改善了散熱條件、提高了抗振動沖擊能力、符合電磁兼容性要求；三是拋棄IPC的金手指式互連方式，改用2mm密度的針孔連接器，具有氣密性、防腐性，進一步提高了可靠性，并增加了負載能力。

經過改造的CompactPCI工業(yè)計算機適合工業(yè)現(xiàn)場應用。由于具有熱插拔和冗余設計能力，可以構建高可用性系統(tǒng)，滿足電信、數(shù)字通信、軍事裝備以及其它高可靠領域的要求。目前CompactPCI技術是國際最先進的工業(yè)計算機技術。

近年來，電信技術發(fā)展迅猛。CPCI架構難以滿足未來幾年電信領域寬帶技術的需求。因此，市場迫切需要發(fā)明新的交換技術，以滿足日益增長的對具有每秒Terabits傳輸性能的開放式架構平臺的需求。這就是新興的PICMG 3.x—AdvancedTCA技術。

在今后的5-10年，CompactPCI總線與PICMG 2.16、AdvancedTCA在相互補充中并存。CompactPCI總線主要面向工業(yè)自動化應用，將逐漸取代VME和ICP，牢牢占據(jù)基礎自動化和過程自動化層。而PICMG 2.16和AdvancedTCA將主要針對電信應用。

三、CompactPCI技術的應用

2001年11月21日，航天科技集團502所北京康拓公司研制的采用CPCI總線和AT96總線雙總線結構的?APCI5000系列工控機?通過了航天科技集團組織的新產品技術成果鑒定。標志著中國有了自己的CompactPCI總線工控機平臺。APCI5000的面世，無論是從技術上還是經濟上都可以說是恰逢其時。從技術水平上提高了我國企業(yè)進入WTO以后的市場競爭力，對傳統(tǒng)產業(yè)升級改造和優(yōu)化產業(yè)結構，都具有十分積極的作用，對提高我國的國防實力都有十分重要的意義。

西安空軍工程大學采用北京康拓公司生產的APCI5094（5x86-133MHz） CPCI總線工控機系統(tǒng)研制成功了進口戰(zhàn)斗機地面測試設備，并通過了總裝備部、空軍組織的產品鑒定。

中國核動力研究院設計院采用康拓公司的CPCI產品研制了“九五”重點攻關項目“核電站數(shù)字化反應堆保護系統(tǒng)”原理樣機，并通過了中國核工業(yè)集團公司組織的鑒定。

浙江紹興精工集團采用北京康拓公司生產的CPCI工控機系統(tǒng)研制成功了國產化先進的“噴氣”紡織機。

國產化的CPCI總線工控機在國內航天領域的《神通一號》衛(wèi)星動量輪地面測試系統(tǒng)、《風云二號》氣象衛(wèi)星自旋線路系統(tǒng)測試設備、《東方紅四號》通信衛(wèi)星推進系統(tǒng)地面測試設備中也得到了成功應用。在這以前，由于沒有國產高性能的工控機可用，我國衛(wèi)星地面測試設備基本被進口設備所壟斷，如VME總線和VXI總線測試設備

國產化的CPCI總線工控機在海軍、電力、鐵路、公路隧道等方面已經有數(shù)十家用戶，產品已經被市場認可，并正在繼續(xù)發(fā)展。

1998年，美國Marconi公司采用開放式架構CPCI工控機為美國空軍F16 Fighting Falcon戰(zhàn)斗機研制了第三代測試設備IAIS（Improved Avionics Intermediate Shop）。1990年的第二代IAIS采用的是VXI。

Alta Technology采用CPCI/VME混合系統(tǒng)，為部署在美國西南部的導彈測試基地研制測控設備。設備采集從各種電子對抗設施（ECM）傳來的數(shù)據(jù)，處理后，確定目標（如雷達）。

美國海軍正在將用于部署在China Lake和Pt. Magoo的QF4戰(zhàn)斗機上的VME總線工控機升級為CPCI總線工控機系統(tǒng)，以增強電子對抗能力。

Excalibur Systems Inc．將CPCI工控機系統(tǒng)用在了軍事運輸機C-17上。

在歐美，CPCI工控機取代VME工控機，逐漸應用在空防、海防和陸地軍事武器和航天地面測控設備上，如SBS Technologies的CR6 CPCI工控機系統(tǒng)等。

在電信領域CompactPCI/PICMG 2.16產品應用，目前主要集中在電信增值業(yè)務上，比如新一代聲訊平臺和虛擬運營等。華為、中興和大唐已經采用CompactPCI/PICMG 2.16技術研制了一系列新產品，并得到了廣泛的應用。

從1999年全球不足2000萬美元的小行業(yè)，發(fā)展到2003年32億美元，短短幾年，CompactPCI技術走過了研制、生產、銷售、應用、服務的歷程，已經在國內形成了完整的運行體系，并保持著良好的發(fā)展勢頭，有效地推動著工業(yè)自動化、測量自動化和信息化產業(yè)朝著面向未來的標準化、網絡化、開放性方向發(fā)展。
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