王巍

摘 要：文章介绍了一款基于CPCI-E总线、智能1553B接口的计算机扩展模块，分析了CPCI-E总线以及1553B接口的关键技术，研究基于PCI-E桥及1553B接口控制器的硬件实现方法，设计出基于新一代CPCI-E高速总线的1553B功能模块，能够有效提高工控计算机的扩展性能。

关键词：CPCI-E；1553B；PCB设计；信号完整性

一、引言

随着工控计算机总线技术的发展，CPCI-E总线以其高速串行互连、高传输效率以及高性能等特点广泛应用于军用计算机领域，逐渐成为工控计算机的新一代系统总线。

CPCI-E总线的全称是Compact PCI-Express，其本质理念在于用欧卡规格实现与PCI-Express总线的兼容，CPCI-E的电气特性规范实质上也就是PCI-E的电气规范。目前PCI-E总线的最新规范是3.0版本，理论数据传输速率达到8GHz/s，同时兼容PCI-E 1.0/2.0版本的电气特性，能够支持原先规范中的2.5GHz/s、5GHz/s通信机制。由于新规范的电气特性做出很大改进，PCI-E 3.0架构每个信道（1对差分信号）单向带宽可达1GB/s，当十六个信道（16差分信号）全部使用时双向带宽可达32GB/s。PCI-E 3.0同时对此前版本的8b/10b解码机制进行了优化，通过新的128b/130b解码机制可以达到接近100%的数据传输效率，效率提升约20%，有效提高了PCI-E传输带宽。

二、原理设计

PCI-E桥接芯片及1553B总线接口控制器是该模块的核心器件，PCI-E总线与1553B总线由FPGA进行控制转换。PCI-E桥接芯片的主要功能是将PCI-E总线数据转换为CPCI-E总线数据，通过CPCI-E连接器与计算机背板进行连接。1553B接口控制器实现A、B两个通道的数据交互，实现1553B通道的双冗余功能。

（一）1553B总线接口设计

1553B总线接口的实现原理是通过一根冗余总线将一个有源总线控制器（BC）和31个有源远程终端（RT）连接起来，每个有源远程终端最多可配置30个子地址。……