选择理由

1、 高可靠：除电源和业务板支持1+1 热备外，主控板也支持1+1 热备设计，；

2、 高度集成：在一个3U 机箱内集成数据采集、传输、数据处理、控制功能于一体；

3、 良好环境适应能力：所有器件均选用工业级高可靠器件确保系统具备良好的工业工作环境适应能力；

4、 基于嵌入式Linux 操作系统的软件平台，配合主控板的1+1 热备技术不但是系统具有良好的稳定性，而且提供了良好的软件再开发环境；

 

总线架构及热备原理

1 、硬件架构

热备系统采用标准3U 结构，无风扇设计。背板采用美国FCI 公司的高速Airmax 连接器，可以传输10G 速率。在本系统用来传输PCIE 2.5G 和SATA 6G 的信号。系统两个主控槽位分别通过千兆以太网、USB 、PCIE 、SPI 和主备控制信号与四个被控槽位进行连接。

             

  图一：主备数据交换系统框图

 

      图二：主备控制各个子卡系统框图

 

2、 软件架构

 

图一    整体系统结构图

注 ：图一中主设备和备设备运行的工作进程和监控进程完全一样。即主设备中的工作进程 n 和备设备中的工作进程 n 是同一进程。

值班主控板上运行着一个监控进程及一个或多个工作进程；备份主控板在物理和逻辑资源配置上与值班主控板完全一致。值班主控板和备份主控制板之间通过监控进程进行通信。

值班主控板中的监控进程负责监控值班主控板上所有工作进程的实时运行状态，并与备份主控板实时交互所有工作进程的状态；备份主控板中的监控进程负责监控备份主控板上所有工作进程的实时运行状态，并与值班主控板实时交互自己所监控的所有工作进程的状态。

值班主控板和备份主控板之间的监控进程交互是通过以太网进行。

值班主控板和备份主控板上所有的工作进程通过以太网 /PCIE/USB/SPI 等与业务板进行数据通信。

 

3 、主备倒换流程

1 ）、值班主控板和备份主控板的硬件逻辑和软件实时监控自身和对方的工作状态，一旦发现值班主控板故障，则通过控制信号控制业务板上的电子开关转向备份主控板；

2 ）、备份主控板立即用与值班主控板相同的配置、参数和运行状态接管设备控制功能（由于值班主控板和备份主控板实时同步状态信息，所以备份主控知道值班主控板的状态信息），原来的备份主控板变为值班主控板，原来的值班主控板退出服务；

3 ）、系统发出告警信息通知更换或维护故障主控板；

4 ）、新主控板上电启动后与当前值班主控板同步状态信息成为新的备份主控板；

 

板卡规格

1 、主控板

CPU: Freescale 最新 PowerPC 架构的工业级双核 QorIQ P1022 1.067G 。 512M 工业级 DDR3 内存（可根据要求选配）。

系统： Linux 2.6.35

网络性能：可出 16GE SGMII 接口。

连接性能：对子卡槽位有 PCIE 和 USB 接口。

存储性能：可以外接 SATA 硬盘，方便接入 SSD 硬盘存储。

 

2 、交换板

Umanaged or Managed 4 X GE 网络接口板，网络接口板支持 10M /100M/1000M 自适应。每个子卡可以配置成 4 个网口。为了满足高振动场合和配置成 M12 接口。

 

       3 、数据处理板

自研 Freescale 最新 PowerPC 架构的双核 QorIQ P1022 1.067G 的核心板。通过 SGMII 和两个主控板自由通信。

也可以配置 COME 标准接口板。方便用户选择 X86 系统 i3 、 i5 、 i7 的 CPU 板。

 

       4 、 Sata 盘接口板

每个主控板挂独立的 SATA 盘，可方便挂 SSD 的 2.5 寸盘。

 

5 、采集板

模拟输入：

16 路单端或差分模拟量输入或组合使用， 16 位高分辨率

最大采样率：单通道 200 kS/s

FIFO 长度： 1024 samples/ch

过电压保护： 30Kv Vp-p

输入阻抗：      100 MΩ/10 pF (Off); 100 MΩ/100 pF (On)

采样模式：  Software, pacer, or external

输入范围：

差分： ±10 ±5 ±2.5 ±1.25 ±0.625

单极： - 0 ~ 10 0 ~ 5 0 ~ 2.5 0 ~ 1.25

精度： (% of FSR ±1LSB) 0.15 0.03 0.03 0.05 0.1

 

模拟输出：

2 通道， 16 bits 分辨率

输出速率静态更新：

输出范围：

内部参考电压：

差分： ±5, ±10

单极： 0 ~ 5, 0 ~ 10

外部参考电压： 0 ~ +x V @ +x v (-10 ≤ x ≤ 10)

-x ~ +x V @ +x v (-10 ≤ x ≤ 10)

斜率： 20 V/µs

驱动能力： ±20 mA

输出阻抗： 0.1 Ω max.

精度： ±1LSB

 

数字输入 / 输出

16 通道 , 5V/TTL

输入电压： 0.4 V max.  Logic 1: 2.4 V min.

输出电压： Logic 0: 0.4 V max.  Logic 1: 2.7 V min.

输出能力： Sink: 0.4 V max. @ +8 mA

源 : 2.4 V min. @ -0.4 mA

 

总线类型： CompactPCI

I/O 连接类型： 68-pin SCSI-II 母口