基于CPCI总线的分布式系统设计应用

　　1引言

　　大规模系统应采用分布式网络架构，同时应具有开放性和良好的可扩展性，以适应不断变化的应用环境和需求;系统中各模块分工处理不同类型数据，应具有相对的独立自主性，同时又在不同的层次上相互关联，能实现相互访问和协同工作;系统也应具有良好的集成性，在功能层次上需要有效的组件构造框架，在组件层次上则应有统一的数据交互平台[1]。

　　基于以上分析，我们选用CPCI总线作为分布式系统的数据通信平台。CPCI总线技术是PCI总线技术和成熟的欧式卡组装技术的结合，在电气、逻辑和软件功能方面，它与PCI标准完全兼容，又突破了PCI标准4个插槽的限制，相较于 VME总线模块价位低，具有开放性、易于扩展、高密度等优点，同时达到99.999%的高可用性。采用CPCI总线技术以及硬件接口设计规范，能运用其多模块插卡式的设计优点，支持多业务的分布式处理，并实现模块化数据处理单元的无缝连接，为分布式数据交换提供高速、可靠的保证，非常适合作为分布式系统业务处理通信平台，也适于在通信及嵌入式系统中的广泛应用[2-4]。

　　本文给出一种基于CPCI总线的通信系统设计，系统采用分布式网络架构，支持多种分组交换业务的处理及数据交互。文章首先给出系统结构及原理设计，并针对分布式业务处理模块跨总线通信的难点，提出基于“抽屉机制”的报文存储和地址信息维护策略，描述了数据无干扰传输等关键技术的实现，最后给出技术总结和展望。

　　2. 系统总体设计

　　2.1 系统结构特点

　　我们所设计的分布式系统结构如图1所示。系统中不同设备板卡独立对相应业务数据进行处理，将其转化为统一的IP数据进行互通，并维护各自的路由表独立完成数据转发。系统将与特定业务网络的接口分布到各种设备板卡中进行标准的接入信道适配，并将各类网络数据分布到各板卡进行处理和转发，实现了集中配置与分布式接入和数据处理的完美结合。

　　在CPCI分布总线架构中，背板为总线交换提供物理连接、电路保证，背板上系统插槽提供总线仲裁、时钟分配和背板上各板卡重新启动等功能;外设插槽上可安放简单的接口板、智能从属装置或总线控制装置[2,3]。每块CPCI板卡均有处理器和嵌入式实时系统，处理器采用Motorola的PowerPC-860，同时采用PLX公司的9054和9056 PCI桥芯片在PowerPC- 860和CPCI总线之间架起一条高效稳定的传输桥梁。PLX 9054/9056芯片实现了CPCI主控设备的功能，支持PCI2.2规程，简化了对连接PowerPC的设计，兼容性较好，很容易扩展成66MHz时钟及64bit的PCI总线，特别是PLX 9056内嵌总线仲裁器，能减小系统规模，使系统更稳定。