衡量技術價值的真正標準是其承受變革挑戰的能力。要堅持下去，技術的配置、硬件組件和集成策略必須具有內在的靈活性原則，這反過來又允許現代化和有效增強。

創新保護技術免于過時，從物流和成本角度來看，這些都是主要威脅。對于嵌入式計算應用程序尤其如此。最簡單的技術創新包括研究、開發、測試和實施。然而，直到一項創新被引入市場并得到廣泛采用，它才會真正有助于技術的壽命。

經得起時間的考驗

自 1995 年被 PICMG 采用以來，CompactPCI 在機械上基于經過驗證的 Eurocard 外形尺寸，已成功部署在眾多工業、電信和軍事應用中。2001 年的更新創建了基本的 CompactPCI 2.0 核心規范，該規范定義了外形尺寸、并行總線、連接器和引腳布局、功耗、冷卻和拓撲結構。

隨后的創新增加了核心規范，并確保更苛刻的工業要求也可以適應 CompactPCI 系統。這些要求包括熱插拔、多計算、夾層卡上的背面 I/O 和傳導冷卻。然而，在 CompactPCI 系統中，串行點對點連接是通過 J2 連接器上專有的、用戶定義的引腳實現的。這一特性導致 CompactPCI 系統與不同制造商的組件不兼容。

技術創新和系統固有的靈活性催生了兩個更新的 PICMG 規范——CompactPCI PlusIO （PICMG 2.30） 和 CompactPCI Serial （PICMG CPCI-S.0），它們定義了將串行高速信號通用集成到模塊化 19“ 環境中。

CompactPCI PlusIO 適用于需要從傳統并行架構遷移到串行接口的現有系統，而 CompactPCI Serial 適用于僅基于這些高速串行連接的新系統。CompactPCI Serial 是 PICMG 系列規范中的最新創新，在經典 CompactPCI 外形尺寸中增加了對串行點對點結構的更大支持。CompactPCI Serial 于 2011 年 3 月采用，包含對 3U 和 6U 板尺寸的系統和外圍設備插槽的定義。

還包括對 8 個 PCI Express 鏈路、8 個 SATA/SAS 總線、8 個 USB 2.0/3.0 總線和系統插槽上的 8 個以太網接口的定義，以及用于一般系統管理的信號。以太網以全網狀連接，傳輸基于經過驗證的高達 10BASE-T 的銅連接標準，用于配置冗余安全關鍵系統。

CompactPCI 串行規范使 CompactPCI 外形尺寸受益于所有現代計算機芯片中的最新 I/O 增強功能。該規范將大大提高效率，延長使用壽命，并在未來幾年提高 CompactPCI 外形的首選技術地位（參見圖 1）。

圖 1： CompactPCI 規范系列之間的功能和兼容性隨著時間的推移而發展。

構建完整的系統

與創新改變技術格局的情況一樣，在采用 CompactPCI 串行后立即推出了幾項產品開發，以增強這一新規范的適用性。

例如，CompactPCI Serial 外圍卡系列帶來了廣泛的可用功能，以實現 CompactPCI Serial 在嵌入式計算環境中的更快、更輕松的集成。其中包括接口卡、四 GbE 或光纖板、PCI Express （PCIe） 迷你卡和 XMC/PMC 載板，以及多顯示器控制器板、通用接口板、非托管 4+1 端口以太網交換機、和一個 SATA 硬盤驅動器/固態磁盤梭。

這些卡可在多種應用中與易于配置的系統結合使用，包括 RAID 系統、網絡附加存儲 （NAS） 系統、多 CPU 系統、計算機集群、安全系統、圖像處理系統、圖形輸出系統、和無線通信。這些卡還使 CompactPCI Serial 能夠通過高速連接互連多個板卡。通常處理大量數據的 RAID 和 NAS 系統都受益于信息快速準確傳遞的保證。

CompactPCI 串行系統的擴展功能

廣泛的可用外圍板有助于提高系統靈活性，并進一步將傳統 CompactPCI 系統遷移到更新的基于 CompactPCI 串行的系統，從而滿足高速數據傳輸不斷增長的需求。

例如，3U CompactPCI-to-CompactPCI Serial 接口卡可以代替系統插槽卡，并且由于它配備了 PCIe-to-PCI 橋接器，它可以作為最多 7 個 PCI 設備的主控，支持 32 位和 33 MHz 配置。基于串行的系統可以連接到傳統系統。在這種配置中，CompactPCI Serial 和 CompactPCI 背板可以位于一個或兩個單獨的外殼中。

對于需要連接外部數據存儲介質或設備且數據傳輸速率要求高的應用，例如高速攝像機，USB 3.0 似乎是首選接口。使用最新 USB 技術并符合行業標準 3U 外形尺寸的外設板將允許視頻內容和數據管理越來越多地集成到嵌入式系統中，這些領域包括鐵路和航空電子設備中的乘客信息或安全和監控等領域。

以太網是另一個在嵌入式系統中迅速開辟更廣闊道路的方面。CompactPCI Serial 可通過支持 IEEE 802.3 以太網標準的完整以太網網狀網絡連接系統中的總共九張卡（一個系統插槽、八個外圍設備）。CPCI-S.0 規范針對對稱多處理和冗余系統拓撲進行了優化。CompactPCI Serial 還處理星型架構，這對于標準計算機來說已經足夠了，但對于多計算機系統來說，全網狀結構更好。這樣，用于安全關鍵和/或高可用性應用的冗余系統可以通過以太網連接到背板上。

一個單獨的外圍卡可以容納多達四個 10/100/1000BASE-T 以太網通道，這些通道由一個通過 x4 PCIe 鏈路連接到背板的以太網控制器控制。隨著使用嵌入式計算機的惡劣和移動環境越來越多，基于以太網的 CompactPCI 串行卡通常具有強大的設計功能，例如擴展溫度范圍和 M12 連接器。

對于包括 WLAN、GPS 和 GSM 在內的高頻移動無線功能，CompactPCI 串行外圍卡可以容納兩個 PCIe Mini Card 或兩個帶有內部 PCIe 或 USB 的 ExpressCard，以及兩個 SIM 卡。這提供了更大的靈活性，并有助于避免性能瓶頸或高昂的漫游費用，例如當火車穿越國家邊界時。

對于要求增加 I/O 的各種高速應用，通用 3U XMC 或 PMC 載板可以提供對當前高速 XMC 模塊以及各種速度類型的傳統 PMC 模塊的即時訪問。此外，CompactPCI 串行外圍板可以通過 UART 和現場總線接口的單獨混合提供靈活的串行通信。此外，當 CompactPCI 串行板配備可配置的 FPGA IP 核時，整個系統將受益于幾乎無限的接口選項，這些選項支持大量計算功能。

通過采用和創新實現長壽

通過不斷適應嵌入式計算系統中穩定而快速的進步，CompactPCI 標準已被廣泛部署并被廣泛接受為首選技術，尤其是在任務關鍵型和惡劣環境應用中。

隨著創新制造商在如此短的時間內開發出用于 CompactPCI 串行系統的全面和多功能的接口板陣列，這種耐用和多功能技術的成熟和廣泛采用將持續到未來。

審核編輯：郭婷