專利名稱：一種用于PCI Express X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種PCI Express X8總線接口至CPCI Express X8總線接口的轉(zhuǎn)接卡，用于將商用和工業(yè)控制臺式計算機(jī)中PCI Express X8插槽轉(zhuǎn)換為符合PICMGEXP. 0R1. 0 標(biāo)準(zhǔn)的 CPCI Express X8插槽，以使符合PICMG EXP. 0R1. 0標(biāo)準(zhǔn)的 CPCI ExpressX8接口卡(擴(kuò)展卡)可以在PCIExpress X8插槽中進(jìn)行應(yīng)用、調(diào)試與測試。本發(fā)明屬于計算機(jī)通信，計算機(jī)輔助測試及自動測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
PCIExpress是新一代的計算機(jī)串行總線，其以協(xié)議替代了傳統(tǒng)的同步或異步時序邏輯總線接口，具有傳輸速率高、節(jié)省硬件資源、無串?dāng)_、無碼間干擾、無信號偏移、無直流偏置等突出特點(diǎn)。所以，一經(jīng)推出就得到了廣泛的重視和應(yīng)用。目前各類商用計算機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)等都具有PCI Express擴(kuò)展槽?？梢哉f，PCI Express總線正逐步替代和取代 傳統(tǒng)的PCI總線。PCI Express總線可以配置成I條通道(Lane)連接至32條通道連接，具有非常強(qiáng)的伸縮性，以滿足不同系統(tǒng)設(shè)備對數(shù)據(jù)傳輸帶寬不同的需求。PCI Express總線常用的通道配置包括X1、X4、X8以及X16。通道少的PCIExpress卡可以插入通道多的PCIExpress插槽中使用，稱為上插(Up-plugging)。PCI Express擴(kuò)展卡外廓尺寸和連接形式與PCI總線非常類似，但是它的引腳定義完全不同，且不支持-12V和5V電源。CompactPCI Express是國際工業(yè)計算機(jī)制造者聯(lián)合會(PCI IndustrialComputer Manufacturer ' s Group,簡稱 PICMG)既 CompactPCI (Compact PeripheralComponent Interconnect,簡稱CPCI,中文稱緊湊型PCI)后，于2005推出發(fā)布的緊湊型Express 標(biāo)準(zhǔn)(即 PICMG EXP. 0R1. 0)。CompactPCI Express—方面繼承了 CompactPCI的原有技術(shù)優(yōu)勢,采用高可靠歐卡結(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，采用2mm密度的高速針孔連接器替代PCI Express中的金手指式互連方式,進(jìn)一步提高了可靠性,保持了高速差分信號完整性，并增加了負(fù)載能力。另一方面更為重要的是，CompactPCIExpress中傳輸?shù)闹饕歉咚?、低擺幅差分信號，兼容了 PCI Express總線的全部接口協(xié)議。由于CompactPCIExpress的獨(dú)到優(yōu)勢,其在電信、計算機(jī)通信、工控與測試、航空航天等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。但是，由于CompactPCI Express規(guī)范接口卡板及機(jī)箱的特點(diǎn),造成了 CompactPCIExpress接口卡在機(jī)箱中的布置非常緊湊，幾乎無法方便地進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)、測試和調(diào)試工作。同時，CompactPCI Express相關(guān)的設(shè)備還比較昂貴,構(gòu)建一套CompactPCI Express基本平臺(機(jī)箱和控制器)成本高。因此，非常有必要為CompactPCI Express接口卡板提供一個既符合接口協(xié)議、成本低廉，又便于開發(fā)、測試和調(diào)試的環(huán)境。實(shí)際上，由于PCI Express與CompactPCIExpress接口協(xié)議完全相同，因此二者有諸多內(nèi)在的關(guān)聯(lián)；而且PCI Express無論商用和工控系統(tǒng)非常普及、價格低廉、系統(tǒng)開發(fā)性好，非常適于作為開發(fā)、測試和調(diào)試的平臺。但是由于CompactPCIExpress和PCI Express標(biāo)準(zhǔn)連接器及接口定義的區(qū)別，致使CompactPCIExpress接口板卡根本無法直接在PCI Express系統(tǒng)(計算機(jī))中應(yīng)用、調(diào)試和測試。也就是說，目前PCI Express系統(tǒng)不兼容CompactPCI Express接口板卡(擴(kuò)展卡)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于PCI Express X8至CPCIExpress X8的轉(zhuǎn)接卡，用于將商用和工業(yè)控制臺式計算機(jī)中的PCIExpress X8插槽轉(zhuǎn)換為符合PICMG EXP. 0R1. 0標(biāo)準(zhǔn)的CPCIExpress X8插槽，以使符合PICMG EXP. 0R1. 0標(biāo)準(zhǔn)的CPCIExpress X8接口卡(插卡)可以在普通商用和工業(yè)控制臺式計算機(jī)中的PCIExpress X8插槽中進(jìn)行應(yīng)用、調(diào)試與測試。本發(fā)明中的轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)接包括 其一，將PCIExpress X8物理插槽轉(zhuǎn)換為CPCIExpress X8信號插槽XP3和電源輔助插槽XP4 ；其二，利用阻抗控制電路板轉(zhuǎn)接的信號至少包括參考時鐘差分信號(RefClk+和RefClk-)、接收差分信號(PERpO 和 PERnO、PERpl 和 PERnl、PERp2 和 PERn2、PERp3 和 PERn3、PERp4 和 PERn4、PERp5 和 PERn5、PERp6 和 PERn6、PERp7 和 PERn7)、發(fā)送差分信號(PETpO 和PETnO、PETpl 和 PETnU PETp2 和 PETn2、PETp3 和 PETn3、PETp4 和 PETn4、PETp5 和 PETn5、PETp6和PETn6、PETp7和PETn7)和參考地信號；其三，利用阻抗控制電路板轉(zhuǎn)接的電源包括+12V和+3. 3V直流電源。本發(fā)明一種用于PCI Express X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,它包括阻抗控制電路板、轉(zhuǎn)接電路板、PCI Express X8接口、CPCI Express信號插座、CPCI Express電源插座、雙排孔插座、彎針雙排插頭、連接塊和擋板；它們之間的位置連接關(guān)系是阻抗控制電路板外形呈L形，其上部邊緣壓接有CPCI Express信號插座和轉(zhuǎn)接電路板，其下部邊緣布置有PCI Express X8接口，阻抗控制電路板的偏左中部布置有彎針雙排插頭，CPCIExpress電源插座與PCI Express X8中的XP4電源插頭進(jìn)行物理連接，CPCI Express電源插座和彎針雙排插頭，安裝在轉(zhuǎn)接電路板上，該連接塊通過螺釘將阻抗控制電路板和轉(zhuǎn)接電路板垂直固定連接在一起，該擋板，一側(cè)與阻抗控制電路板連接，另一側(cè)可通過螺釘與計算機(jī)機(jī)箱邊緣連接固定在一起。該阻抗控制電路板，其外形呈L形，用以高速、低損耗、短距離地傳輸PCIExpressX8中的低擺幅差分信號(典型的如LVDS信號)至CPCI Express X8信號插座。該轉(zhuǎn)接電路板，其通過連接塊垂直固定安裝在阻抗控制電路板的上部邊緣。該P(yáng)CI Express X8接口，其位于阻抗控制電路板的下部邊緣,用以與PCI ExpressX8插槽進(jìn)行物理連接，傳遞信號和電源。該CPCI Express信號插座，其位于阻抗控制電路板的上部邊緣，用以與CPCIExpressX8中的XP3信號插頭進(jìn)行物理連接，傳遞信號。該CPCI Express電源插座，其安裝在轉(zhuǎn)接電路板上，用以與CPCI Express X8中的XP4電源插頭進(jìn)行物理連接，傳遞電源。該雙排孔插座，其位于阻抗控制電路板的上部，用以傳遞電源。
該彎針雙排插頭，其安裝在轉(zhuǎn)接電路板上，用以與阻抗控制電路板上的雙排孔插座連接，傳遞電源。 該連接塊，其通過螺釘將阻抗控制電路板和轉(zhuǎn)接電路板垂直固定連接在一起。該擋板，一側(cè)與阻抗控制電路板連接，另一側(cè)可通過螺釘與計算機(jī)機(jī)箱邊緣連接
固定在一起。其中，所述的阻抗控制電路板為六層及以上多層電路板。其中，所述的阻抗控制電路板至少包括兩個參考地層和四個信號層。其中，所述的阻抗控制電路板中差分信號線的差分特性阻抗為100Q ±10 Q。其中，所述的阻抗控制電路板中信號線對參考地的單端特性阻抗為50Q ±10Q。 其中，所述的阻抗控制電路板中兩根屬于同一對差分信號的信號線的長度差小于0. 127mm(5mil)。其中，兩個不同發(fā)送通道之間的長度差小于2. 54mm(100mil);兩個不同接收通道之間的長度差小于2. 54mm(100mil)。其中，所述的PCIExpress X8接口為符合PCI Express Card ElectromechanicalSpecification Revision I. 0 規(guī)范的 PCI Express X8 金手指接口。其中，所述的雙排孔插座傳遞的電源包括+12V和+3. 3V直流電源。其中，CPCI Express信號插座傳遞的信號至少包括參考時鐘差分信號(RefClk+和 RefClk-)、接收差分信號(PERpO 和 PERnO, PERpl 和 PERnU PERp2 和 PERn2、PERp3 和PERn3、PERp4 和 PERn4、PERp5 和 PERn5、PERp6 和 PERn6、PERp7 和 PERn7)、發(fā)送差分信號(PETpO 和 PETnO、PETpl 和 PETnl、PETp2 和 PETn2、PETp3 和 PETn3、PETp4 和 PETn4、PETp5和 PETn5、PETp6 和 PETn6、PETp7 和 PETn7)和參考地信號。其中，PCIExpress X8 接口發(fā)送差分信號(PETpO 和 PETnO、PETpI 和 PETnl、PETp2和 PETn2、PETp3 和 PETn3、PETp4 和 PETn4、PETp5 和 PETn5、PETp6 和 PETn6、PETp7 和 PETn7)，分別對應(yīng)轉(zhuǎn)接到CPCI Express XP3接口的接收差分信號引腳(IPERpO和IPERnO、IPERpl和lPERn2、lPERp2 和 lPERn2、lPERp3 和 lPERn3、lPERp4 和 lPERn4、lPERp5 和 lPERn5、lPERp6 和lPERn6、lPERp7 和 lPERn7)。PCI Express X8 接口接收差分信號(PERpO 和 PERnO、PERpl 和PERnU PERp2 和 PERn2、PERp3 和 PERn3、PERp4 和 PERn4、PERp5 和 PERn5、PERp6 和 PERn6、PERp7和PERn7)，分別對應(yīng)轉(zhuǎn)接到CPCI Express XP3接口的發(fā)送差分信號引腳(IPETpO和IPETnOUPETpl 和 lPETn2UPETp2 和 lPETn2UPETp3 和 lPETn3UPETp4 和 lPETn4、lPETp5和 lPETn5、lPETp6 和 lPETn6、lPETp7 和 lPETn7)。本發(fā)明一種用于PCI Express X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,其優(yōu)點(diǎn)及功效在于本發(fā)明利用多層阻抗控制電路板傳遞高速、低損耗、短距離地傳輸PCI Express X8和CPCI Express X8中的低擺幅差分信號(典型的如LVDS信號)，只要阻抗控制精度滿足要求，不會影響信號的質(zhì)量和功效。同時，本發(fā)明可以大幅度拓展現(xiàn)有PCIExpress X8插槽的應(yīng)用，使其兼容CPCIExpress X8接口卡(擴(kuò)展卡)，大幅度降低CPCIExpress X8接口卡(擴(kuò)展卡)開發(fā)的難度和成本，更便于科研和開發(fā)人員進(jìn)行調(diào)試與測試，也即大幅度提高CPCIExpressX8接口卡(擴(kuò)展卡)的可測試性和可調(diào)試性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用非常方便。


圖IA所示為本發(fā)明的軸側(cè)視圖。圖IB所示為本發(fā)明的后向軸側(cè)視圖。圖2所示為圖IA中的阻抗控制電路板101的外廓尺寸圖。圖3所示為圖IA中的轉(zhuǎn)接電路板105的外廓尺寸圖。圖4A所示為圖IA中的阻抗控制電路板101第一層(Ll)PCB設(shè)計圖。圖4B所示為圖IA中的阻抗控制電路板101第三層(L3) PCB設(shè)計圖。圖4C所示為圖IA中的阻抗控制電路板101第四層(L4)PCB設(shè)計圖。圖4D所示為圖IA中的阻抗控制電路板101第六層(L6)PCB設(shè)計圖。
圖5A所示為圖IA中的轉(zhuǎn)接電路板105第一層(Ll)PCB設(shè)計圖。圖5B所示為圖IA中的轉(zhuǎn)接電路板105第二層(L2)PCB設(shè)計圖。圖6所示為圖IA中的阻抗控制電路板101的板層設(shè)計圖。圖7所示為圖IA中的轉(zhuǎn)接電路板105的板層設(shè)計圖。圖中具體標(biāo)號如下101 阻抗控制電路板102PCIExpress X8 接 ロ103CPCIExpress 信號摘座 104CPCI Express 電源摘座105轉(zhuǎn)接電路板106擋板107雙排孔插座108彎針雙排插頭109連接塊110M3螺釘111M2螺釘40110針雙排孔I402 O 2通孔I403PCIExpress差分發(fā)送信號0走線404CPCIExpress信號插座孔 405PCI Express差分發(fā)送信號6走線406PCI Express差分發(fā)送信號4走線407PCIExpress差分發(fā)送信號2走線408熱插拔存在檢測信號走線410+12V直流電源覆銅4110 3通孔412系統(tǒng)管理總線走線413PCI Express差分發(fā)送信號I走線414PCI Express差分發(fā)送信號7走線415PCI Express差分發(fā)送信號5走線416PCI Express差分發(fā)送信號3走線417PCI Express差分接收信號I走線418PCI Express差分接收信號3走線419PCI Express差分接收信號7走線420PCI Express差分接收信號5走線421+3. 3V直流電源覆銅I422WAKE#信號走線I423PCI Express Reset信號走線424差分參考時鐘走線425PCI Express差分接收信號6走線426PCI Express差分接收信號4走線427PCI Express差分接收信號2走線428PCI Express差分接收信號0走線
501+12V直流電源覆銅502+3. 3V直流電源覆銅II 503GND覆銅504WAKE# 信號走線 II505CPCI Express 電源插座孔50602 通孔 II50710 針雙排孔 II本發(fā)明中涉及到的單位符號說明如下:Q 歐姆mm 毫米mil 密耳
具體實(shí)施例方式請參照附圖1A,本發(fā)明較佳實(shí)施方式一種用于PCI Express X8至CPCI ExpressX8的轉(zhuǎn)接卡包括一阻抗控制電路板101、PCI Express X8接102、ー轉(zhuǎn)接電路板105、一CPCIExpress電源插座104、一 CPCI Express信號插座103、一雙排孔插座107、ー彎針雙排插頭108、一連接塊109、ー擋板106、三個M2螺釘111、兩個M3螺釘110。所述阻抗控制電路板101的下部邊緣布置有PCI ExpressX8接102，用以與PCIExpressX8插槽進(jìn)行物理連接,傳遞信號和直流電源。其中，所述PCI Express X8接ロ 102以金手指的形式具體布置在阻抗控制電路板101的下部邊緣。請參照表1，PCI Express X8接ロ 102上的金手指管腳及其信號定義如下列表I所不，其符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0規(guī)范。
權(quán)利要求
1.一種用于PCI Express X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡，其特征在于它包括阻抗控制電路板、轉(zhuǎn)接電路板、PCI Express X8接口、CPCI Express信號插座、CPCI Express電源插座、雙排孔插座、彎針雙排插頭、連接塊和擋板；阻抗控制電路板外形呈L形，其上部邊緣壓接有CPCI Express信號插座和轉(zhuǎn)接電路板，其下部邊緣布置有PCI Express X8接口，阻抗控制電路板的偏左中部布置有彎針雙排插頭，CPCI Express電源插座與PCIExpressX8中的XP4電源插頭進(jìn)行物理連接，CPCI Express電源插座和彎針雙排插頭，安裝在轉(zhuǎn)接電路板上，該連接塊通過螺釘將阻抗控制電路板和轉(zhuǎn)接電路板垂直固定連接在一起，該擋板，一側(cè)與阻抗控制電路板連接，另一側(cè)可通過螺釘與計算機(jī)機(jī)箱邊緣連接固定在一起；該阻抗控制電路板，其外形呈L形，用以高速、低損耗、短距離地傳輸PCI Express X8中的低擺幅差分信號至CPCI Express X8信號插座；該轉(zhuǎn)接電路板，通過連接塊垂直固定安裝在阻抗控制電路板的上部邊緣；該P(yáng)CI Express X8接口，位于阻抗控制電路板的下部邊緣，用以與PCI Express X8插槽進(jìn)行物理連接，傳遞信號和電源；該CPCI Express信號插座，位于阻抗控制電路板的上部邊緣，用以與CPCI Express X8中的XP3信號插頭進(jìn)行物理連接，傳遞信號；該CPCI Express電源插座，安裝在轉(zhuǎn)接電路板上，用以與CPCI Express X8中的XP4電源插頭進(jìn)行物理連接，傳遞電源；該雙排孔插座，位于阻抗控制電路板的上部，用以傳遞電源；該彎針雙排插頭，安裝在轉(zhuǎn)接電路板上，用以與阻抗控制電路板上的雙排孔插座連接，傳遞電源；該連接塊，通過螺釘將阻抗控制電路板和轉(zhuǎn)接電路板垂直固定連接在一起；該擋板，一側(cè)與阻抗控制電路板連接，另一側(cè)可通過螺釘與計算機(jī)機(jī)箱邊緣連接固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,其特征在于所述的阻抗控制電路板為六層以上的多層電路板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,其特征在于所述的阻抗控制電路板至少包括兩個參考地層和四個信號層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,其特征在于所述的阻抗控制電路板中差分信號線的差分特性阻抗為IOOQ ±10 Q。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,其特征在于所述的阻抗控制電路板中信號線對參考地的單端特性阻抗為50Q ±10Q。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡，其特征在于所述的阻抗控制電路板中兩根屬于同一對差分信號的信號線的長度差小于0.127mm 即 5mil。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,其特征在于兩個不同發(fā)送通道之間的長度差小于2. 54mm即IOOmil ;兩個不同接收通道之間的長度差小于2. 54mm即IOOmiI。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡，其特征在于所述的 PCI Express X8 接口為符合 PCI Express Card ElectromechanicalSpecification Revision I. 0 規(guī)范的 PCI Express X8 金手指接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡,其特征在于所述的雙排孔插座傳遞的電源包括+12V和+3. 3V直流電源。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡，其特征在于CPCI Express信號插座傳遞的信號至少包括參考時鐘差分信號即RefClk+和RefClk-、接收差分信號即 PERpO 和 PERnO、PERpl 和 PERnl、PERp2 和 PERn2、PERp3 和 PERn3、PERp4 和 PERn4、PERp5 和 PERn5、PERp6 和 PERn6、PERp7 和 PERn7、發(fā)送差分信號即 PETpO 和PETnO、PETpl 和 PETnU PETp2 和 PETn2、PETp3 和 PETn3、PETp4 和 PETn4、PETp5 和 PETn5、PETp6和PETn6、PETp7和PETn7以及參考地信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡，其特征在于PCIExpressX8接口發(fā)送差分信號即PETpO和PETnO、PETpl和PETnl、PETp2和PETn2、PETp3 和 PETn3、PETp4 和 PETn4、PETp5 和 PETn5、PETp6 和 PETn6、PETp7 和 PETn7，分別對應(yīng)轉(zhuǎn)接到CPCI Express XP3接口的接收差分信號引腳即IPERpO和IPERnO、IPERpl和lPERn2、lPERp2 和 lPERn2、lPERp3 和 lPERn3、lPERp4 和 lPERn4、lPERp5 和 lPERn5、lPERp6和 lPERn6、lPERp7 和 lPERn7。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于PCIExpress X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡，其特征在于PCI ExpressX8接口接收差分信號即PERpO和PERnO、PERpl和PERnl、PERp2和PERn2、PERp3 和 PERn3、PERp4 和 PERn4、PERp5 和 PERn5、PERp6 和 PERn6、PERp7 和 PERn7，分別對應(yīng)轉(zhuǎn)接到CPCI Express XP3接口的發(fā)送差分信號引腳即IPETpO和IPETnO、IPETpl和lPETn2、lPETp2 和 lPETn2UPETp3 和 lPETn3UPETp4 和 lPETn4、lPETp5 和 lPETn5、lPETp6和 lPETn6、lPETp7 和 lPETn7。
全文摘要
一種用于PCI Express X8至CPCI Express X8的轉(zhuǎn)接卡，它包括阻抗控制電路板、轉(zhuǎn)接電路板、PCI Express X8接口、CPCI Express信號插座、CPCI Express電源插座、雙排孔插座、彎針雙排插頭、連接塊和擋板；阻抗控制電路板上部邊緣壓接有CPCI Express信號插座和轉(zhuǎn)接電路板，下部邊緣布置有PCI Express X8接口，阻抗控制電路板的偏左中部布置有彎針雙排插頭，CPCI Express電源插座和彎針雙排插頭安裝在轉(zhuǎn)接電路板上，該連接塊通過螺釘將阻抗控制電路板和轉(zhuǎn)接電路板垂直固定在一起，該擋板通過螺釘與阻抗控制電路板和計算機(jī)機(jī)箱連在一起；本發(fā)明不影響PCI Express X8和CPCI Express X8中信號的質(zhì)量和功效，拓展現(xiàn)有PCI Express X8插槽的應(yīng)用，大幅度降低CPCI Express X8接口卡(擴(kuò)展卡)開發(fā)的難度和成本，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。
文檔編號G06F13/40GK102708085SQ20121011908
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者劉亞斌, 周強(qiáng), 徐志躍, 王銘 申請人:北京航空航天大學(xué)