作者：ANNE MASCARIN，GREG ROCCO

如今，在嵌入式系統(tǒng)領域，產品開發(fā)速度和效率是競爭的武器。在 OpenVPX （VITA 65） 的許多目標應用中，將可靠、高性能的技術成功推向市場可以產生非常重大的影響。OpenVPX 明確支持的一個領域是快速反應能力 （QRC） 義務，其中所需的開發(fā)和部署周期顯著縮短，以實現(xiàn)關鍵程序需求。以下國防應用案例研究說明了 OpenVPX 如何滿足這些需求。此示例是實際體驗和預期典型參與的組合。在可能的情況下，包括 OpenVPX 規(guī)范的節(jié)省時間和其他好處。

開發(fā)爆炸：要求

小型無人機需要機載圖像和信號處理器來處理、利用和傳播大量多傳感器數(shù)據(jù)。作為一項技術更新工作，要求是在10個月內設計，實驗室測試和部署處理器以進行初始飛行測試。實現(xiàn)尺寸、重量和功率 （SWaP） 和 QRC 進度要求對于贏得和執(zhí)行這一合同承諾至關重要。因此，確定了最初的試飛日期，并在合同中確定了錯過試飛日期的罰款。商業(yè)項目和開放標準組件被授權作為縮短上市時間和減少總擁有成本要求的一種方式;考慮到這些項目和組件，還必須只有多供應商的集成開發(fā)方法才能滿足緊迫的時間表。

初步研究成果

需求創(chuàng)建團隊執(zhí)行了初步分析，以評估體系結構、SWaP、數(shù)據(jù)流和處理要求的潛在解決方案。都考慮了變頻器、VME64x 和開放式虛擬像素。6U VXS和VME64x被拒絕，因為它們太大，而且沒有足夠的高速信號引腳。（VME64x 沒有任何。該分析的結果導致確定3U OpenVPX將提供最佳擬合。

現(xiàn)有的水星維塔無線電傳輸標準（VITA 49）XMC模塊被集成到水星3U開放VPX FPGA處理卡上。水星3U開放VPX模塊用于處理。3U OpenVPX SATA 存儲模塊用于非易失性存儲，客戶提供的定制 XMC 用于連接其他子系統(tǒng)，包括傳感器的狀態(tài)/控制。自定義 XMC 被放置在第三方 3U 開放 VPX XMC 載波上。XMC 載波使用 VITA 46.9 映射將 I/O 連接到背板，并使用 PCIe 擴展平面連接連接到處理模塊。

由于多供應商集成子系統(tǒng)所需的互操作性和 QRC 需求，因此團隊選擇了 OpenVPX 子系統(tǒng)，并在解決方案需求文檔中指定了該子系統(tǒng)。RFP 生成團隊估計，與類似工作相比，RFP 生成過程所需的時間減少了 25% 到 50%，因為 OpenVPX 確保了共同的參考框架和定義的清晰度。RFP 生成時間也減少了，因為 OpenVPX 參考框架改進并加快了需求創(chuàng)建團隊內部的通信。

選擇：開放式 VPX 模塊等

使用 OpenVPX 系統(tǒng)架構規(guī)范作為工具，系統(tǒng)設計團隊迅速確定 3U 8 有效負載和 2 交換機插槽 OpenVPX 風冷機箱適合開發(fā)，6 插槽機箱將用于部署。開發(fā)系統(tǒng)是 OpenVPX 規(guī)范中定義的標準 3U 開發(fā)拓撲之一（圖 2）。

圖 2：此處顯示了背板配置文件 BKP3-CEN10-15.2.4-n。從我們的案例研究中描述的規(guī)范中選擇了適當?shù)挠行ж撦d和開關模塊配置文件。

機箱拓撲和電源定義是從規(guī)格選擇中選擇的，該規(guī)格由表驅動的部件號明確定義。VITA 46.9映射用于客戶XMC的載體，并使用用戶定義的信號，并在其他一些3U模塊上使用接口，用于傳感器狀態(tài)，傳感器控制和其他子系統(tǒng)的接口。在開發(fā)環(huán)境中，這些用戶定義的信號通過后部轉換模塊（RTM）和電纜的組合進行連接。由于 OpenVPX 規(guī)范將需求調查限制在少數(shù)明確定義的選擇（其中引腳分配、放置和協(xié)議都明確定義）中，系統(tǒng)設計團隊估計，與沒有 OpenVPX 的類似工作相比，設計工作所需的開發(fā)時間減少了約 50%。

然后定義每個模塊、背板和機箱的關鍵信息，并將其插入到所需第三方元件的必要 RFQ 中。所有詢價均引用 VITA 65/OpenVPX 系統(tǒng)規(guī)范作為指導參考文檔。向選定的供應商發(fā)出了多個RFQ，為期30天的退貨周期。

由于所有供應商都使用OpenVPX規(guī)范，因此如前所述，可以使用通用的參考框架：識別最相關的架構和設計信息大大減少了電路板，機箱和背板供應商的響應時間。此外，通過對潛在供應商數(shù)據(jù)表的初步審查，集成商能夠評估許多OpenVPX指定的產品是現(xiàn)成的;因此，選擇的模塊和底盤配置文件來自供應商產品的生態(tài)系統(tǒng)，幾乎不需要定制工作。因此，在早期，這些 OpenVPX 規(guī)范使能器為實現(xiàn) QRC 目標提供了一條明確的降低風險路徑。請參閱圖 2 作為 OpenVPX 規(guī)范中 3U 背板配置文件的示例。

就緒、設置、運行：集成

因此，在選擇供應商僅90天后，最初的OpenVPX背板和第三方供應商模塊就被加速到開發(fā)設施，并準備好進行初始集成。［1］在硬件集成和軟件開發(fā)過程中，幾個小的互操作性問題很快得到解決，進一步的測試工作繼續(xù)實現(xiàn)QRC飛行測試目標。

作為集成過程中可能發(fā)生的典型問題的示例，用于從插槽背面與自定義XMC的載體路由某些高速串行對的電纜存在問題。這些高速對用于連接到另一個子系統(tǒng)。最初，電纜的布線就像從擴展平面而不是從XMC載波連接到高速對一樣。VITA 46.9 具有高速對，其布線方式與用于結構連接的方法（如擴展平面和數(shù)據(jù)平面端口）不同。團隊中的一位工程師錯過了這種差異，他是這個生態(tài)系統(tǒng)的新手。幸運的是，這個問題很早就被發(fā)現(xiàn)了，當時它只是開發(fā)系統(tǒng)中的電纜，而不是部署系統(tǒng)的定制背板。

根據(jù)集成團隊的說法，OpenVPX規(guī)范通過減少返工周期，最大限度地減少開發(fā)和集成組之間的“相互指責”以及減少互操作性問題，從而快速解決了集成沖突，從而將集成時間縮短了50%。

審核編輯：郭婷