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FMC连接器(FMC标准的尺寸及其对应使用的连接器)

日期:2022-07-19 点击数:124


一、FMC标准


FMC标准描述了一个通用的模块,它是以一定范围的应用,环境和市场为目标的。


该标准由包括 FPGA 厂商和最终用户在内的公司联盟开发,旨在为基础板(载卡)上的 FPGA 提供标准的夹层板(子卡)尺寸、连接器和模块接口。通过这种方式将 I/O 接口与 FPGA 分离,不仅简化了 I/O 接口模块设计,同时还更大化了载卡的重复利用率。


二、FMC标准的优点


FMC 标准与使用 PCI、PCI-X、PCI-E 或 Serial RapidIO 等复杂接口连接到载卡的 PMC 和 XMC 标准不同,FMC 标准只要求核心 I/O收发器电路直接连接至载卡上的 FPGA 即可。


在FMC子模块的设计中,通过固定电信号位置,使用最小的系统支持和灵活的引脚分配,能更大限度地减少设计的精力和资源,不仅提高了效率,而且也带来了诸多显著优势,主要有以下几方面:


(1)设计重复利用性:不管是采用定制的内部板设计还是商用成品 (COTS) 子卡或载卡,FMC 标准有助于将现有的 FPGA / 载卡设计重新用到新的 I/O 上,而这只需更换 FMC 模块并对 FPGA 设计略作调整即可。


(2)数据吞吐量:支持高达 10 Gb/s 的信号传输速率,子卡和载卡之间潜在总带宽达 40 Gb/s。


(3)多I/O:提供充足I/O数量,紧密排列,空间占用少


(4)兼容性:标准化的电源,规范的信号定义,增加彼此的兼容性


(5)稳定性:宽面积接触,采用BGA封装,增加抗震性能


三、FMC标准的尺寸及其对应使用的连接器


(1)FMC标准定义了单宽度(69 毫米 x 76.5 毫米) 和双宽度(139 毫米 x 76.5 毫米)两种尺寸。单宽度模块支持到载卡的单个连接器。双宽度模块主要面向需要更高带宽、更大前面板空间或较大PCB 面积的应用,支持多达两个连接器。FMC 标准提供两种尺寸,能够更加灵活地根据空间、I/O 要求或者这两者的要求对板进行精心优化。


(2)FMC 连接器是美国 Samtec公司设计的高密度高速连接器,以用作标准到载卡上的 FPGA 的接口:一种是具有 160个引脚的低引脚数 (LPC) 连接器,另一种则是具有 400个引脚的高引脚数 (HPC) 连接器。这两种连接器均支持高达 2Gb/s 的单端和差分信号传输速率,且到 FPGA 串行连接器的信号传输速率高达 10Gb/s。


(3)HPC 和 LPC 连接器都使用相同的机械式连接器,的差别在于实际上移植哪些信号,因此采用 LPC 连接器的卡也能插入 HPC 处,而且只要适当设计,HPC 卡在插入 LPC 处时还能提供诸多派生功能。此外,除了 68个用户定义的单端信号或者 34个用户定义的差分对外,LPC 连接器还提供了 1个串行收发器、时钟、JTAG 接口和 1个作为基础智能平台管理接口 (IPMI) 命令可选支持的 I2C 接口。而 HPC 连接器则提供了 160个用户定义的单端信号(或者 80个用户定义的差分对)、10个串行收发器对以及更多时钟。


目前,在美国Xilinx公司的FPGA开发板上设计了FMC连接器接口,并且Xilinx公司和第三方公司联合提出ANSI/VITA 57.1-2008 FMC连接标准,使得第三方板卡能完全兼容Xilinx公司开发板,从而可以实现互联互通的配套使用。



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