CompactPCI解決了多年來電信系統(tǒng)工程師與設(shè)備制造商面臨的棘手問題，將VME密集堅固的封裝和大型設(shè)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)。它的出現(xiàn)解決了多年來電信系統(tǒng)工程師與設(shè)備制造商面臨的棘手問題，將VME密集堅固的封裝和大型設(shè)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(jié)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(shí)上計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)總線。

CompactPCI所具有的開放性、高可靠性、可熱插拔（Hot Swap），使該技術(shù)除了可以廣泛應(yīng)用在通訊、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)電話整和（Computer Telephony），也適合實(shí)時系統(tǒng)控制（Real Time Machine Control）、產(chǎn)業(yè)自動化、實(shí)時數(shù)據(jù)采集（Real-Time Data Acquisition）、軍事系統(tǒng)等需要高速運(yùn)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(yīng)用領(lǐng)域。

早在1995年，香港塞德公司將具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等優(yōu)勢的最新總線類產(chǎn)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(quán)威人士即達(dá)成共識：要跟蹤高科技，保持與世界工控產(chǎn)品的同步運(yùn)作，必須攜手聯(lián)合，優(yōu)勢疊加，共同研發(fā)，才能促進(jìn)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(jī)的發(fā)展

80年代初，我國在引進(jìn)、消化吸收的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新，研制成功了STD總線工業(yè)計算機(jī)。STD工控機(jī)因具有靈活的組合方式、成本低、小板結(jié)構(gòu)及廣泛的兼容性等優(yōu)點(diǎn)，自1984年國內(nèi)開始從事開發(fā)和推廣應(yīng)用以來，被廣泛地應(yīng)用于鋼鐵冶金、石油化工、機(jī)電成套設(shè)備、醫(yī)藥食品、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)爐窯等工業(yè)領(lǐng)域、以及軍工和科研設(shè)備中。STD工控機(jī)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(jī)型，其中以采用NEC公司V40芯片設(shè)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(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)——變壓器組繼電保護(hù)、水輪發(fā)電機(jī)勵磁等電氣二次成套裝置中。現(xiàn)場實(shí)際商業(yè)運(yùn)行表明：STD工控系統(tǒng)較為穩(wěn)定，但其體系結(jié)構(gòu)仍存不足。

STD工控機(jī)的不足：

STD工控機(jī)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(yùn)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(guān)、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(xí)慣養(yǎng)成，用戶已明顯感覺到在LED方式下進(jìn)行參數(shù)整定相當(dāng)不方便，因為需要記憶過多的功能鍵。

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

在90年代以后，由于STD工控機(jī)的不足，以及需要滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的高性能、高可靠、高可用的經(jīng)濟(jì)型工業(yè)計算機(jī)的需求，STD總線的工控機(jī)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(yīng)用和普及。但由于IPC的板級互連結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)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(lǐng)域。

二、 CompactPCI技術(shù)

經(jīng)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(rèn)可。同時利用PCI總線的電性能，結(jié)合不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了各種各樣的總線。

CPCI總線：將PCI總線與歐規(guī)卡的機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，具有抗振性能好、高可用性等優(yōu)點(diǎn)，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(lǐng)域正在得到廣泛的應(yīng)用。

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

PC104 Plus總線：將PCI總線與PC104板的機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，具有效率高、維護(hù)量少、體積小型等特點(diǎn)，在各種嵌入式應(yīng)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(shù)是在PCI技術(shù)基礎(chǔ)之上經(jīng)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(shù)；二是拋棄IPC傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，改用經(jīng)過20年實(shí)踐檢驗了的高可靠歐洲卡結(jié)構(gòu)，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(jìn)一步提高了可靠性，并增加了負(fù)載能力。

經(jīng)過改造的CompactPCI工業(yè)計算機(jī)適合工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。由于具有熱插拔和冗余設(shè)計能力，可以構(gòu)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(lǐng)域的要求。目前CompactPCI技術(shù)是國際最先進(jìn)的工業(yè)計算機(jī)技術(shù)。

近年來，電信技術(shù)發(fā)展迅猛。CPCI架構(gòu)難以滿足未來幾年電信領(lǐng)域?qū)拵Ъ夹g(shù)的需求。因此，市場迫切需要發(fā)明新的交換技術(shù)，以滿足日益增長的對具有每秒Terabits傳輸性能的開放式架構(gòu)平臺的需求。這就是新興的PICMG 3.x—AdvancedTCA技術(shù)。

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

三、CompactPCI技術(shù)的應(yīng)用

2001年11月21日，航天科技集團(tuán)502所北京康拓公司研制的采用CPCI總線和AT96總線雙總線結(jié)構(gòu)的?APCI5000系列工控機(jī)?通過了航天科技集團(tuán)組織的新產(chǎn)品技術(shù)成果鑒定。標(biāo)志著中國有了自己的CompactPCI總線工控機(jī)平臺。APCI5000的面世，無論是從技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上都可以說是恰逢其時。從技術(shù)水平上提高了我國企業(yè)進(jìn)入WTO以后的市場競爭力，對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級改造和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，都具有十分積極的作用，對提高我國的國防實(shí)力都有十分重要的意義。

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

中國核動力研究院設(shè)計院采用康拓公司的CPCI產(chǎn)品研制了“九五”重點(diǎn)攻關(guān)項目“核電站數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)”原理樣機(jī)，并通過了中國核工業(yè)集團(tuán)公司組織的鑒定。

浙江紹興精工集團(tuán)采用北京康拓公司生產(chǎn)的CPCI工控機(jī)系統(tǒng)研制成功了國產(chǎn)化先進(jìn)的“噴氣”紡織機(jī)。

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

國產(chǎn)化的CPCI總線工控機(jī)在海軍、電力、鐵路、公路隧道等方面已經(jīng)有數(shù)十家用戶，產(chǎn)品已經(jīng)被市場認(rèn)可，并正在繼續(xù)發(fā)展。

1998年，美國Marconi公司采用開放式架構(gòu)CPCI工控機(jī)為美國空軍F16 Fighting Falcon戰(zhàn)斗機(jī)研制了第三代測試設(shè)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(dǎo)彈測試基地研制測控設(shè)備。設(shè)備采集從各種電子對抗設(shè)施（ECM）傳來的數(shù)據(jù)，處理后，確定目標(biāo)（如雷達(dá)）。

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

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

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

在電信領(lǐng)域CompactPCI/PICMG 2.16產(chǎn)品應(yīng)用，目前主要集中在電信增值業(yè)務(wù)上，比如新一代聲訊平臺和虛擬運(yùn)營等。華為、中興和大唐已經(jīng)采用CompactPCI/PICMG 2.16技術(shù)研制了一系列新產(chǎn)品，并得到了廣泛的應(yīng)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(shù)走過了研制、生產(chǎn)、銷售、應(yīng)用、服務(wù)的歷程，已經(jīng)在國內(nèi)形成了完整的運(yùn)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(chǎn)業(yè)朝著面向未來的標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性方向發(fā)展。
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