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1、.基于6U VPX的图像处理服务器1、 系统组成该平台基于风冷式的 6U 6槽VPX图像处理平台，包括：计算机主板、计算机主板后板、存储板、图像信号处理板、图像信号处理板后板、图像光纤转接板、机箱背板及机箱组成。系统背板结构示意图：软件示意图：软件实现整机的图像接入、输出，FPGA的图像预处理和转存，DSP的图像接入，FPGA的图像存储，主控板的实时监看、图像导出、设备管理。2、 计算机主板2.1. 概述：计算机主板选用6U VPX i7 刀片计算机，该产品是一款基于第三代Intel i7双核四线程（或四核八线程）的高性能6U VPX刀片式计算机。产品提供了可支持全网状交换的高速数据通道，其中
2、P1，P2各支持4个PCIe x4 Gen3总线接口。该产品具有很强的扩展性，可以很好满足多负载多节点的应用需求。图 2：6U VPX i7 刀片计算机2.2. 产品特性：n 6U 5HP VPX规格，5HP*266mm*160mm(HWD)n 支持Intel Core i7多核处理器和QM77 Express芯片组。n 板载8GB/16GB双通道DDR3 ECC内存，频率1333/1600 MHz。n 集成HD Graphics 40003D高性能图形处理控制器，支持丰富的显示接口，前 面板1个VGA接口。VGA显示最大分辨率为2048153675Hz 。n 支持1个XMC接口，支持x8 P
3、CI Express扩展。 n 支持1个32bit、33/66 MHz PMC接口。 n 板载1路SATA3.0接口，可板载2.5 HDD/SSD 硬盘。 n 板载32G SSD Flash。 n 板载 mSATA SSD固态硬盘 256G。n 前面板支持： 2个10/100/1000Mbps网络接口。 2个USB3.0接口。 1个VGA接口。 1个RJ45形式RS232接口。 复位按键和LED指示灯。 n P1支持4个PCIe x4或者2个PCIe x8 GEN3总线接口。n P2支持4个PCIe x4或者2个PCIe x8 GEN3总线接口。n P4支持2路10/100/1000Mbps网
4、络接口信号。 n P5支持： 2个DVI接口信号，DVI最大分辨率为1920120060Hz。 2路USB3.0接口信号。 3路SATA2.0接口信号。 2路RS-232/422/485复用接口信号。 1路VGA信号（前后切换）。n P6支持： 2路10/100/1000Mbps网络接口信号。 1路RS-232/422/485复用接口信号。 5路USB2.0接口信号。 1路SATA2.0接口信号。 1个AUDIO音频接口信号。n 支持GPIO状态指示灯，是业界同类产品中唯一款产品支持“系统正常工作指示灯”。n 支持SATA读写指示灯。n 板卡支持WindowsXP、Windows7、VxWor
5、ks6.8系统。n 兼容VITA 46.0和OpenVPX (VITA 65)标准。n 后板引出： 2路串口，4路USB2.0，2路网口，1路VGA，1路音频。3、 计算机后板计算机后板接口支持：1路串口，2路USB 3.0，1路USB 2.0,两路网口，2路DVI,1路音频。备注：由于面板空间的限制，串口的物理接口方式为RJ45连接器。 1路音频包括：1路Mic in，1路Line in，1路Line out。4、 存储板存储板选用6U VPX 的mSATA高性能数据存储板。4.1. 产品特性：n 存储容量4TBn 读写方式RAID0 ,读写速率2GB/sn 四路x4 SRIO5Gbps/L
6、anen 两路 x4 PCIe5Gbps/Lanen 板载4GB DDR3 SDRAMn 板载 2颗 128MB NorFlashn 两路1000Base-T接口n 符合VITA46.0 VPX Base Standard图 3：存储板原理框图4.2. 产品规格：处理能力两片 Xilinx FPGA XC7K325T-2FFG900I存储能力每片FPGA外挂DDR3 SDRAM 256M x 64bit每片FPGA 外挂BPI Flash 128MB，用于程序加载外挂8个mSATA盘 6Gbps/lane，总容量 可达4TBVPX接口P0：单电源供电，系统复位（低电平有效），SM总线（IIC）
7、P1：四组x4 SRIO 5Gbps/LaneP2：两组x4 PCIe 5Gbps/Lane,一个千兆以太网 10/100/1000 Base-TP3：32对LVDSP4：32对LVDS前面板一个千兆以太网两个电源指示灯一个系统复位按键两个FPGA分别引出4个LEDs至前面板，用于状态指示及调试片间互联两个FPGA 实现72对LVDS互联工作温度-4070C供电要求单电源DC12V 5A散热方式风冷散热5、 图像信号处理板5.1. 概述：图像信号处理板选用6U VPX的双TMS320C6678+Xilinx FPGA K7 XC7K420T的图像信号处理板。图像信号处理板包括2片TI 多核DS
8、P处理器-TMS320C6678，1片Xilinx FPGA XC7K420T-1FFG1156，1片Xilinx FPGA XC3S200AN。实现四路千兆以太网输出，两路422输出。通过FPGA的GTX ,LVDS实现高速背板互联。采用6U VPX架构。芯片满足工业级要求，板卡满足抗震要求。 图像信号处理板卡负责对视频信号进行处理，返回或输出。板卡采用双 TI 8核DSP处理器 TMSC6678,Xilinx的 K7-XC7K420T处理器 ,Xilinx 的Spartans XC3S200AN处理器，TI的MSP430处理器。其中CFPGA负责管理板卡的上电时序，时钟配置，系统及模块复位
9、等，MCU负责检测板卡的温度、电源。图 4：图像信号处理板实物图图 5：图像信号处理板原理框图5.2. 技术指标：n 支持2个TMS320C6678芯片，每片DSP外挂DDR3，256M x 64bit容量； Nor Flash 16M x16bit容量；4路以太网接口，DSP之间通过HyperLink x4 互联，支持4 x 3.125Gbps带宽。n DSP与K7直接通过RapidIO x4模式互联，支持4 x 3.125 Gbp速度。n DSP 与K7 通过I2C，SPI，Uart,GPIO接口互联。n DSP调试为普通JTAG口，FPGA-K7为BPI模式。n 板卡要求工业级芯片。结构
10、满足抗震要求。n 板卡采用双电源供电，12V 6A，5V 1A。5.3. 接口互联设计：n 两片6678通过 Hyperlink x4 3.125Gbps /per Lane 互联。n 每片6678的SGMII-0通过PHY芯片，连接至排针。n 每片6678的SGMII-1通过PHY芯片，连接到VPX-P4。n 每片6678的PCIe x2 连接至VPX-P3。n 每片6678和K7通过 SRIO x4 3.125G bps /per Lnae互联。n 每片6678和K7实现GPIO，SPI，I2C，UART互联。n 每片6678 和CFPGA 实现GPIO，SPI互联。n K7和CFPGA实
11、现GPIO互联。n K7的 GTX x20 分别连接至 VPX的P1，P2，P3接口。n K7的LVDS x10 连接至VPX-P5。n K7 输出两组422信号连接至VPX-P4。5.4. 物理特性：n 尺寸：6U VPX板卡，大小为160X233.35mmn 工作温度：-40 +85n 工作湿度：10%80%6、 图像信号处理板后板图像信号处理板后板设计包含8个光模块，连于前板Kintex7 的GTX，光纤速率6.25Gbps，用2个光模块接2路光纤图像输入板卡；以及引出两路DSP的以太网口，方便视频压缩数据输出。图 6：图像信号处理板后板布局图7、 基于Xilinx V5 FPGA XC
12、5VFX70T的视频接口板综合图像处理硬件平台包括信号处理板2块，视频处理板1块，主控板1块，电源板1块，VPX背板1块。 一、板卡概述 视频接口板采用一片Xilinx FPGA XC5VFX70T。该芯片外挂三组DDR2。实现三路模拟复合视频输入（三选一）；一路复合视频输出（VGA复用）；两路Base或一路Full Cameralink视频输入；两路千兆以太网输入；一路DVI输出，一路VGA输入,两路CXP相机输入。板卡采用6u VPX架构。芯片满足工业级要求，板卡满足抗震要求。 视频接口板主要完成图像接口（如：VGA图像输入、CameraLink图像输入、复合视频图像输入、CoaxPres
13、s相机输入等）的转换、高速图像数据缓存、高速串行通信等功能，该视频接口板将外部输入的视频图像信号，转换成高速串行信号（GTX）通过背板传输给信号处理板，同时，还支持DVI显示输出接口，支持模拟视频输出接口，千兆以太网传输。 二、技术指标 1. FPGA外出 1路模拟复合视频输入（三选一），支持图像参数 720 x 576 25fs 彩色24bit。 2. FPGA外出1路模拟视频输出（复合视频或VGA）。 3. FPGA外出2路Base或者1路Full Camera Link输入。 4. FPGA外出2路千兆以太网口。 5. FPGA外出1路DVI接口输出，支持 1920 x 1080 60f
14、s彩色输出。 6. FPGA外出1路VGA 接口输入。 7. FPGA外出3组DDR2颗粒，每一路支持64M x 32bit。 8. FPGA外出2路CXP相机接口输入,留1路输出做调试。 三、接口指标1. 板卡与信号处理板通过 x8 GTX互联 2. 板卡连接x4的GTX给背板，作为预留给SATA2.0的存储接口 3. 板卡的GTX连接2路CoaxPress相机接口的高速串行信号，最高支持6.25Gbps 4. 板卡与信号处理板通过x8的LVDS互联 5. 板卡与主控板通过4路GPIO互联 6. 板载3组DDR2 SDRAM颗粒，每一组支持64M*32bits 7. 板载32MB BPI N
15、or Flash，用于FPGA的加载，支持主并加载模式 8. 板载32MB Nor Flash，用于存储部分参数信息 9. 具有3路模拟复合视频输入，支持图像参数720x57625fs，彩色24Bit 10. 具有2路Cameralink Base或1路Cameralink Full输入，支持图像参数1kx1k100fs 11. 具有2路千兆以太网口 12. 具有1路DVI显示输出接口，支持1920x108060fs彩色输出 13. 具有1路VGA输入接口 14. 具有1路VGA+PAL模拟视频输出接口 15. 具有2路CoaxPress相机输入接口，最高支持6.25Gbps 16. 板卡留有4路同步触发接口（LVCMOS电平标准） 四、软件代码 1. DDR2接口测试程序，两组DDR2可独立工作 2. FPGA的Flash加载测试程序 3. FPGA的千兆以太网口通信测试程序 4. DVI的显示输出测试程序 5. VGA的输入、输出测试程序 6. Camera
