Nach dem Debut 1994 als IEEE-Standard P1386 wurde die PMC (PCI Mezzanine Card) erfolgreich für kommerzielle und behördliche elektronische Systeme übernommen. Dieser Standard verwendet parallele PCI-Schnittstellen. Später erweiterte die XMC-Spezifikation, definiert unter PICMG VITA 42, die PMC-Karte durch Hinzufügen neuer Anschlüsse zur Unterstützung serieller Gigabit-Interfaces, einschließlich PCIe und anderen seriellen High-Speed I/O-Schnittstellen.
Die XMC (Switched Mezzanine Card) ist bekannt für die Anwendung in industriellen, Transport- und erfolgskritischen Systemen. Sie arbeitet mit Architekturen nach Branchenstandards einschließlich VME, VXS, OpenVPX, CompactPCI und CompactPCI Serial in den Formfaktoren 3U und 6U. Die Karte wird für Spezialfunktionen verwendet, z. B. Signalverarbeitung oder Kommunikation, oder als Hauptprozessorkarte in einem System. OpenVPX-Module sind bekannt als SBCs, die gemeinsam mit XMC-Modulen eingesetzt werden. Ein XMC-Prozessormodul kann auch als eigenständiger Prozessorknoten genutzt werden. Das Standarddokument VITA 42 wird immer noch als Entwurf bezeichnet, aber es wurde 2005 für die versuchsweise Verwendung freigegeben. Warum es nicht veröffentlicht wurde, lässt sich nicht sagen, aber der 42.2 für SRIO und 42.3 für PCI Express wurden genehmigt.
Der XMC-Standard verwendet eine Layered-Architektur und definiert die gemeinsamen mechanischen, leistungsbezogenen und verbindungsrelevanten Anforderungen im Basisstandard, während eine Auswahl für Switched Fabrics (PC Express, SeriaRapidIO) sowie für anwendungsspezifische Optionen zur Verfügung steht. Die 3U-XMC-Karte hat einen oder zwei 114-Pin-Anschlüsse, die als primärer (P15) und sekundärer Anschluss (P16) bezeichnet werden. Jeder Anschluss kann acht bidirektionale serielle Leitungen verwalten, wobei ein differentielles Pin-Paar für jede Richtung genutzt wird. Die Unterspezifikation VITA 42.3 definiert Pinbelegungen für PCIe, während VITA 42.2 Serial RapidIO abdeckt.
Das XMC-Format besitzt eine Konfiguration für offene Standards, Langzeitverfügbarkeit und -stabilität sowie Zuverlässigkeit, aber noch gibt es – besonders für die Prozessorkarten – nicht viele Vendoren. Halten Sie Ihre Augen offen, es kommen noch mehr Einheiten, die einen Blick wert sind.
Hier sind vier Karten als Beispiel – zwei Funktions- und zwei Prozessorkarten:
Kontron Ethernet
Das Kontron XMC402 ist ein Dual-10-Gigabit-Ethernet-XMC-Kommunikationsmodul. Es hat 8 x PCIExpress und zwei RJ45 10GBASE-T-Ethernetschnittstellen (Kupfer). Die Karte verwendet den Intel-X540-Ethernet-Controller-IC und besitzt ein serielles 8-Mbit-Flash-Gerät zum Booten und einen seriellen 128-kBit-EEPROM für Konfigurationsdaten. Es verbraucht nur 7,5 W (typisch) und ist 74 x 149 mm groß. Die Betriebstemperatur liegt zwischen 0° und 55°C.
Digitaler Receiver von Curtiss-Wright
Die Curtiss-Wright XF07-516 ist eine robuste digitale 16-Bit-Vierkanal-XMC-Mezzanine-Receiverkarte mit 250 MS/s. Sie bietet vier synchrone analoge Sampling-Eingangskanäle mit Anschluss an der Vorderseite. Die A/D-Wandler werden durch einen anwenderprogrammierbaren Xilinx-FPGA gesteuert. Die Karte wird für die Hochleistungsverarbeitung wie Digital Down Conversion (DDC), Signalanalyse und Filterung verwendet. Für die zusätzliche Steuerung sind LVDS- und RS485-I/O-Ports vorgesehen. Eine Mehrkanalsynchronisation über mehrere Platinen wird unterstützt. Die Platine hat einen programmierbaren Sample-Clock-Generator, es kann aber auch eine externe Clock verwendet werden. Die Karte ist in luft- sowie konduktionsgekühlten Varianten erhältlich. Der Kintex-7-FPGA der Karte unterstützt zwei Bänke direkt angeschlossenen 128Mx16-Bit-DDR3-SDRAM, mit großer Flexibilität für dessen Verwendung.
Extreme Engineering Solution Prozessor
Extreme Engineering Solutions (X-ES) bietet die XPedite8101-XMC-Prozessorkarte mit Atom-E3800-Prozessor mit bis zu vier Kernen und bis zu 8 GB DDR3L-1333-ECC-SDRAM und bis zu 32 GB SLC-NAND-Flash. Er besitzt zwei Gigabit-Ethernet-Ports, ein DisplayPort-Videointerface, vier USB-2.0-Ports, zwei RS-485-Ports und bis zu zwei SATA-Schnittstellen. Für den XPedite8101 stehen Wind River VxWorks und Linux-Board-Support-Pakete zur Verfügung sowie Microsoft-Windows-Treiber. Ein großer Betriebstemperaturbereich von –40° bis 85°C ist optional, und die Platine ist auf Stoß- und Vibrationsfestigkeit ausgelegt. Die Platine ist auch als stabiles COM-Express-Modul XPedite8150 erhältlich.
Curtiss-Wright-Prozessor
Der XMC-120 von Curtiss-Wright Defense Solutions hat einen Quad-Core-E3845-Atom-“Bay Trail”-Prozessor mit 1,91 GHz und bis zu 8 GB 1333-MT/s-DDR3L mit ECC und bis zu 32 GB SATA-NAND-Flash. Die 3U-Karte braucht nur 15 W (typisch) und 20 W maximal vom XMC-5- oder 12-V-Bus. Er bietet auch Intel Virtualization Technology (VT-x), vier Gigabit-Ethernet-Ports, USB 2.0, sowie RS-232/422 und zwei Display-Ausgänge mit DVI/DP und VGA. Die Platine unterstützt Linux und Windows und hat Cisco-ESR-Router-Fähigkeiten.
Die VITA-42.5-Spezifikation definiert das Xilinx-Aurora-Protokoll für den Einsatz mit XMC. Dieses leichtgewichtige Link-Layer-Protokoll ist ziemlich attraktiv, da viele XMCs nur Daten von einer bestimmten Quelle (wie einem A/D-Wandler) an ein bestimmtes Ziel (wie Speicher auf einer Prozessorkarte) übertragen müssen. Die zusätzlichen Protokollebenen, die erforderlich sind, um ein voll geswitchtes Netzwerk und Routing zu unterstützen, können die zahlungspflichtige Datenrate signifikant verringern; sie würden auf beiden Seiten der Verbindung nur höhere Komplexität und Kosten generieren. Dieser Standard befindet sich immer noch in der Definitionsphase.
Acromag FPGA/Aurora
Das XMC-7A-Modul von Acromag besitzt einen programmierbaren Xilinx-Artix-7-FPGA mit 200k logischen Zellen und 128 M 64-Bit-DDR3-SDRAM, plus 32 M 16-Bit parallelem Flash-Speicher für die Programmspeicherung. Die Karte hat eine 4-spurige serielle Schnittstelle am P15-Port für PCIe, Serial RapidI/O oder Xilinx Aurora. Der FPGA kann als Co-Prozessor dienen und speziell entwickelte Algorithmen auf Datenströme von Fernsensoren anwenden. Typische Anwendungen schließen Hardware-Simulation, Kommunikation, Selbstdiagnose, Militär-Server, Signalintelligenz und Bildverarbeitung ein.
Processing für die vorderen I/O-Anschlüsse wird unterstützt für und von eine(r) Reihe von Plug-in-AXM-Mezzanine-Karten für Flexibilität für eine Reihe analoger und digitaler I/O für Ihr Design. Die rückwärtigen I/O-Anschlüsse bieten eine 8-spurige serielle High-Speed-Schnittstelle am P16-XMC-Port für kundenseitig installierte Soft-Cores. Desweiteren gibt es 34 digitale I/O-Kanäle (SelectIO) symmetrischer und asymmetrischer I/O. Der P4-Port fügt weitere 60 SelectIO und globale Clock-Spuren hinzu. Das Modul beginnt bei 2295 $.