昨日《基于开放标准雷达系统的高性能阵元处理架构》是今日文章的前半部分，为用户翻译内容，英文原文和译文PDF的请查看“阅读原文”。

VPX(VITA 46)是VITA标准机构新推出的COTS标准。VITA的成员创建VPX是为了满足将串行RapidIO、千兆以太网(GigE)、PCI Express等高速传输网络连接到两个或多个6U或3U欧洲卡模块之间的需求，这些模块面向军事和航空航天(Mil/Aero)市场。

OpenVPX是一个系统定义标准，由一个独立的委员会创建，该委员会被授权进行推广VPX标准，并在系统级提供建议和规范。它现在由VITA 65工作组监督。openVPX通过为模块、背板和底盘兼容性定义一个标准规程来优化供应商的互操作性。该标准还指定了一组开发流程。这有望消除单个规范组编写的规范与其他规范相冲突的问题。

OpenVPX确保应用层pin分配不会干扰夹层输入和输出(I/O)，控制层pin分配，或更新的VITA规范，使多个板供应商更容易创建可互操作的模块和系统。

OpenVPX定义了四种概要文件类型：槽、模块、底板和底盘。因为互操作性从模块级开始，所以基本概要文件是插槽概要文件。槽配置文件有层(类型、数量和大小)和用户定义的引脚的基本定义。背板配置文件定义了插槽配置文件的连接方式。底盘配置文件添加机械规范、输入电源和槽号来指定底盘。

最后，模块概要文件定义了模块供应商如何将特定的fabric应用于槽概要文件，以及基本模块特性的定义。使用这四个OpenVPX概要文件，集成商可以将不同的VPX供应商模块、底板和底盘合并到一个系统中。

这个定义方法的基础是如何定义针脚。在OpenVPX中，管道包括由差动对组成的连接。例如，超薄管(UTP)是VPXMulti-Gig连接器上的两个差分对或四个连接。一个细管(TP)是四个微分对，一个粗管(FP)是八个微分对。FP分组扩展为双FatPipe (DFP)、Quad Fat Pipe (QFP)和OctaFat Pipe (OFP)，以描述所需的最大带宽。

层是使用管道的通信的类型。例如，根据配置文件定义，如果一架飞机在UTP上有1.0代PCIe组件，这将等于PCIe在2.5 gb /s双工环境下的一个lane (x1)。或者，使用以太网，UTP可以是1000Base-BX, TP可以是1000Base-T, FP可以是10gbase - k4或XAUI。在OpenVPX中，平面被定义为模块之间可互操作的数据连接。

OpenVPX还区分了层和用户定义针脚。层是模块针脚穿过的背板到其他模块的针脚。例如，如果一个背板调用一个路由到另一个插槽的FP，那么这个连接管道就是层(见图6)。用户定义的针脚通过底板连接到后置模组(RTM)。这些针脚没有插槽到插槽的连接。

VPX模块开发人员可以将这些用户定义的针脚用于任何目的，而不必担心与其他模块的互操作性。不属于层的连接与另一个插槽或RTM没有连接。这种类型的系统级规范OpenVPX定义了机械级、模块级和底板级的互操作性。

在图7中，一个简单的双槽背板能够用一个DFP互连连接。一个三槽背板可以连接三个VPX模块，其中槽1的FP A连接到槽2的FP A，槽1的FPB连接到插槽3的FP A。

如图8所示为OpenVPX的一种6U 16槽背板。这种6 u16槽剖面是扩展平面的一个例子。图中还显示了各应用层，它包含供电、接地和信号总线。控制层提供用户应用程序与应用层之间的交互，以获得可靠性、可用性和可服务性功能。

数据层由典型的高带宽、低延迟管道组成，这些管道专门用于系统级的大数据传输。在此基础上，每一个层都可以进行优化。雷达系统需要数据层上的低延迟、高带宽连接。网状和集中交换架构各有相应的优缺点，选用哪种架构取决于需要实现何种功能的雷达。然而，快速大容量的数据流有利于波束形成功能的实现。

使用基于OpenVPX的COTS模块是提高雷达系统可扩展性、灵活性和可扩展性的理想方法。该方法保证了系统设计人员能够有效地使用最先进的COTS模块以提高雷达的数字化水平。

下面的例子即为使用COTS的数字雷达系统，使用curtis - wright CHAMP-AV6 DSP引擎，5xx系列FMC卡、HPE720卡和未来的sRIO开关卡都集成在OpenVPX机箱中，如图5所示的。CHAMP-AV6是一个商用货架产品，且符合OpenVPX标准。CHAMP-AV6具有较宽的数据带宽和DSP功能。

HPE720如图10所示。这是一个支持FMC- (FPGA夹层卡)的FPGA板，带有两个Xilinx®Virtex®5 fpga。虽然HPE720具有与CHAMP-AV6类似的数据层能力，但它增加了x8rocket tio®扩展层连接。

Curtiss-Wright还提供多种FMC扩展卡，它们具1到2个500万模拟量数据输入或输出的ADC和DAC通道。为了简化系统概念，CHAMP-AV6和HPE720被分解为如下基本的数据流图。在一个典型的脉动式系统中，通过扩展层连接两个HPE720s实现波束形成功能模块，如图所示。通过将HPE720的sRIO连接到中央sRIO开关，可以通过多个TR单元来扩展这个系统。如图所示(图太多未全部给出)：

在本例中，脉动式的波束形成是串行的，最终的数字波束由连接到hpe720的Power rchitecture®处理器进行处理的。如果处理器在HPE720上没有足够的处理能力，可以将一个或多个champ - av6添加到开关网络中以提高处理能力。图16显示了一个数据流图，系统设计人员可以使用它创建一个全数字波束形成器。

通过将这些数据流组合到一个或多个底板中，系统集成商可以使用多种COTS模块实现不同级别的数字化。基于OpenVPX标准的COTS模块进行开发的一个关键优点是可以实现不改变底板的情况下实现不同的数字雷达系统设计。而且，可以不改变硬件的情况下，通过改变软件和FPGA中的代码实现系统功能的更改。

OpenVPX的出现及其灵活的、弹性的体系结构使军用装备可以使用大量商用货架产品，从而实现雷达系统总拥有成本(TCO)的优化。基于这个新标准实现的ESA雷达系统充分利用了嵌入式社区的低成本优势，避免了使用专用设计或使用第三方专有系统产品带来的高成本。

基于OpenVPX系统的商用货架产品可以满足大多数任务需求，并可以通过简化系统模块实现尺寸、重量和功耗(SWaP)的优化。这就利用了摩尔定律，使得同样的任务可以随着时间的推移而不断更新系统模块，达到节约更新成本的目的。

此外，通过对这些新模块上的数据流进行重新编码，系统设计人员可以很容易地更改系统功能和数字化水平。这使得设计人员可以不改变整体硬件的情况下通过部分更换模块实现系统功能的提升。因此，成本优化，功耗优化和功能升级可以通过部署基于openvpx的系统来实现，且成本低廉。

本文前半部分是《基于开放标准雷达系统的高性能阵元处理架构》，英文原文和中文译文PDF版请查看“阅读原文”