一種用於安裝PCIExpress板卡的6UCPCIExpress轉接卡的製作方法
2023-04-26 23:14:01 3
一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡的製作方法
【專利摘要】一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡，包括：阻抗控制電路板、PCI Express板卡連接塊、PCI Express接口插座、CPCI Express信號插頭XJ3、CPCI Express電源插頭XJ4、6U板卡擋板、上助拔器和下助拔器。阻抗控制電路板中前部接有PCI Express接口插座，中後部通過螺釘固定安裝有PCI Express板卡連接塊，後部通過螺釘固定安裝有6U板卡擋板、上助拔器和下助拔器。本發明拓展各種PCI Express板卡的應用範圍，使其在具有6U CompactPCI Express插槽的商用和工業控制計算機中進行方便的安裝使用，大幅度降低了6U CPCI Express系統的集成難度和成本。
【專利說明】-種用於安裝PCI Express板卡的6U CPC I Express轉接 卡
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡，使得商 用和工業控制臺式計算機中，符合PICMG EXP. 0 R1.0標準的6U CPCI Express總線插槽能 兼容安裝使用具有PCI Express總線接口並符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0標準的各種功能板卡（簡稱：PCI Express板卡）。從而使得 PCI Express板卡可以在CPCIExpress總線的6U插槽中進行安裝、使用、調試與測試。本發 明屬於計算機通信，計算機輔助測試及自動測試領域。
【背景技術】
[0002] PCI Express是新一代的計算機串行總線，其以協議替代了傳統的同步或異步時 序邏輯總線接口，具有傳輸速率高、節省硬體資源、無串擾、無碼間幹擾、無信號偏移、無直 流偏置等突出特點。所以，一經推出就得到了廣泛的重視和應用。
[0003] CompactPCI Express是國際工業計算機製造者聯合會（PCI Industrial Computer Manufacturer's Group,簡稱 PICMG)既 CompactPCI(Compact Peripheral Component Interconnect,簡稱CPCI,中文稱為緊湊型PCI)後，於2005推出發布的緊湊型 Express 標準（即 PICMG EXP. 0 R1. 0)。
[0004] CompactPCI Express-方面繼承了 CompactPCI的原有技術優勢，採用高可靠 3U或6U歐卡結構，改善了散熱條件、提高了抗振動衝擊能力、符合電磁兼容性要求，採用 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，進一步提高了可靠 性，保持了高速差分信號完整性，並增加了負載能力。另一方面更為重要的是，CompactPCI Express中傳輸的主要是高速、低擺幅差分信號，兼容了 PCI Express總線的全部接口協 議。由於CompactPCI Express的獨到優勢，其在電信、計算機通信、工控與測試、航空航天 等領域有著非常廣闊的應用前景。
[0005] 目前，PCI Express板卡種類豐富，已經有著廣泛的應用，如圖像採集卡、顯卡、AD 採集卡、DA輸出卡、10卡、示波器卡、萬用表卡、RS422/485/232卡、1553B卡等等。而在測 控領域由於CompactPCI Express結構上的優勢，從而對相應的CompactPCI Express總線 接口板卡提出了開發和應用的要求與需求。雖然PCI Express與CompactPCI Express接 口協議完全相同，但是，由於PCI Express板卡在連接器、總線接口定義、板卡尺寸等方面 與CompactPCI Express總線板卡的不同，導致現有各種PCI Express板卡根本無法直接 在CompactPCI Express計算機平臺中安裝、應用和調試。從而需要另外開發CompactPCI Express板卡，進而使得開發成本和周期增加，給用戶帶來極大的不便。
[0006] 因此，針對上述問題非常有必要為PCI Express板卡開發出一個能直接安裝PCI Express板卡的6U CompactPCI Express總線板卡，以使得各種PCI Express板卡在6U CompacPCI Express計算機平臺上能夠方便的安裝、使用、測試和調試，從而拓展應用、縮短 系統集成周期、降低開發難度和成本。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在於提供一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉 接卡，用於將商用和工業控制計算機中符合PICMG EXP.O R1.0標準的CPCI Express插槽 轉換為符合PCIExpress規格的插槽，以使PCI Express板卡可以方便的安裝於符合PICMG EXP.O R1.0標準的6U CPCI Express轉接卡上，從而使得現有各種符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0 標準的 PCI Express 板卡可以在具有 6U CompactPCI Express插槽的普通商用和工業控制計算機中進行方便的安裝使用、調試和測 試。
[0008] 本發明中的安裝、轉接包括：
[0009] 其一，將PCI Express板卡固定於6U CPCI Express轉接卡上；
[0010] 其二，將PCI Express物理插槽轉換為CPCI Express信號插頭XJ3和電源輔助插 頭 XJ4 ;
[0011] 其三，利用阻抗控制電路板轉接的信號至少包括參考時鐘差分信號、接收差分信 號、發送差分信號和參考地信號；
[0012] 其四，利用阻抗控制電路板轉接電路板轉接的電源包括+12V和+3. 3V直流電源。
[0013] 本發明一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡，包括：一阻抗 控制電路板、一 PCI Express板卡連接塊、一 PCI Express接口插座、一 CPCI Express信號 插頭XJ3、一 CPCI Express電源插頭XJ4、一 6U板卡擋板、一上助拔器、一下助拔器。它們 之間的位置連接關係是：阻抗控制電路板的前部邊緣分別壓接有CPCI Express信號插頭 XJ3和CPCI Express電源插頭XJ4,其中前部連接有PCI Express接口插座；阻抗控制電路 板的中後部通過螺釘固定安裝有PCI Express板卡連接塊，其後部通過螺釘固定安裝有6U 板卡擋板、上助拔器和下助拔器。
[0014] 所述一阻抗控制電路板，呈矩形狀，其包括一道接口板卡安裝長槽用以通過螺釘 固定安裝PCI Express板卡連接塊；其還包括PCB走線，用以將PCI Express插座中的電源 信號傳輸至CPCI Express電源插頭，並將PCI Express插座中的低擺幅差分信號（典型的 如LVDS信號）高速、低損耗、短距離地傳輸至CPCI Express信號插頭。
[0015] 所述一 PCI Express板卡連接塊，其為矩形六面體，其後面有一螺紋通孔，用以通 過螺釘與阻抗控制電路板固連在一起；其左面有一螺紋孔，用以通過螺釘與PCI Express 板卡擋板固連在一起。
[0016] 所述一 PCI Express接口插座，其位於阻抗控制電路板的中前部，用以與PCI Express板卡的金手指部分進行物理連接，傳遞信號和電源。
[0017] 所述一 CPCI Express信號插頭XJ3,其位於阻抗控制電路板的前部邊緣，用以與 6U CPCI Express背板中的XP3信號插槽進行物理連接，傳遞信號。
[0018] 所述一 CPCI Express電源插頭XJ4,其位於阻抗控制電路板的前部邊緣，用以與 6U CPCI Express背板中的XP4電源插槽進行物理連接，傳遞電源。
[0019] 所述一 6U板卡擋板，安裝於阻抗控制電路板後部，其上設有一個U型槽用以穿過 PCI Express板卡信號電纜。
[0020] 所述一上助拔器，與阻抗控制電路板和6U板卡擋板固連在一起。
[0021] 所述一下助拔器，與阻抗控制電路板和6U板卡擋板固連在一起。
[0022] 其中，所述阻抗控制電路板外形尺寸符合6U PXI Express Hardware Specification Rl. 0 板卡標準。
[0023] 其中，所述阻抗控制電路板上的接口板卡安裝長槽為一矩形槽，其水平中心線距 離PCI Express接口插座A1引腳下方至少52mm處。
[0024] 其中，所述的阻抗控制電路板為四層及以上多層電路板，其差分信號線的長度小 於4英寸（約100mm)，差分特性阻抗為100 Ω ± 10 Ω。
[0025] 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50Ω ±1〇Ω。
[0026] 其中，所述的阻抗控制電路板中兩根屬於同一對差分信號的信號線的長度差小於 0· 127mm(5mil) 〇
[0027] 其中，所述PCI Express板卡連接塊，其左面的螺紋孔中心與其後面的垂直距離為 4± 1mm,與其上面的垂直距離為2mm?5mm之間。
[0028] 其中，所述的PCI Express接口插座為符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0 規範的 PCI Express 插座。可以米用 XI、 X4 或 X8 的 PCI Express 接口插座。
[0029] 其中，所述PCI Express接口插座米用PCI Express彎針插座；並且PCI Express 接口插座A1引腳位於CPCI Express信號插頭XJ3的A1引腳的後部，它們之間的水平距離 在21mm?35mm之間，垂直距離在_9mm?30mm之間。
[0030] 其中，所述CPCI Express信號插頭XJ3和CPCI Express電源插頭XJ4安裝位置 符合 PXI Express Hardware Specification R1.0 標準。CPCI Express 信號插頭傳遞的信 號至少包括參考時鐘差分信號、接收差分信號、發送差分信號和參考地信號。CPCI Express 電源插頭XJ4傳遞的電源包括+12V和+3. 3V直流電源。
[0031] 其中，PCI Express接口插座的XI、X4、X8發送差分信號，分別對應轉接到CPCI Express信號插頭XJ3的XI、X4、X8發送差分信號引腳。PCI Express接口插座的XI、X4、 X8接收差分信號，分別對應轉接到CPCI Express信號插頭XJ3的XI、X4、X8接收差分信號 引腳。
[0032] 本發明一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡，其優點及 功效在於：本發明可以大幅度拓展現有商用和工業控制計算機中符合PICMG EXP.O R1.0 標準的6U CPCI Express插槽的應用，使其兼容安裝使用各種符合PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0 標準的 PCI Express 板卡。進而大幅度 降低了 6U CPCI Express系統的集成難度和使用成本，縮短了開發周期。從而也使得現有 各種PCI Express板卡可以在具有6U CompactPCI Express插槽的普通商用和工業控制計 算機中進行方便的安裝使用、調試和測試，大幅度拓展了應用範圍。本發明結構簡單、使用 非常方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033] 圖1A所示為本發明的6U轉接卡的正視圖。
[0034] 圖1B所示為本發明的6U轉接卡的背視圖。
[0035] 圖1C所示為本發明的6U轉接卡的軸側視圖。
[0036] 圖2所示為圖1A中6U擋板106的外形尺寸圖。
[0037] 圖3所示為圖1A中的阻抗控制電路板101的外形尺寸圖。
[0038] 圖4所示為圖1A中PCI Express板卡連接塊105透視圖。
[0039] 圖5A所示為圖1A中的阻抗控制電路板101 PCB頂層設計圖。
[0040] 圖5B所示為圖1A中的阻抗控制電路板101 PCB底層設計圖。
[0041] 圖中具體標號說明如下：
[0042] 101阻抗控制電路板 102 PCI Express接口插座
[0043] 103 CPCI Express 信號插頭 104 CPCI Express 電源插頭
[0044] 105 PCI Express板卡連接塊 106 6U板卡擋板
[0045] 107上助拔器 108下助拔器
[0046] 109 M3螺釘 110擋板U型槽
[0047] 401板卡連接塊上面 402板卡連接塊左面
[0048] 403板卡連接塊前面 404板卡連接塊後面
[0049] 405板卡連接塊右面 406板卡連接塊下面
[0050] 407板卡連接塊螺紋孔 408板卡連接塊螺紋通孔
[0051] 501 CPCI Express 電源插座孔 502 CPCI Express 信號插座孔
[0052] 503 PCI Express 接口插座孔
[0053] 504 PCI Express接口板卡安裝長槽
[0054] 本發明中涉及到的單位符號說明如下：
[0055] Ω 歐姆
[0056] mm 毫米
【具體實施方式】
[0057] 下面以能夠實現PCI Express XI轉CPCI Express XI的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡為例，對本發明的【具體實施方式】進行描述。
[0058] 請參照附圖1A、圖1B、圖1C，本發明一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡包括：一阻抗控制電路板101、一 PCI Express接口插座102、一 CPCI Express 信號插頭 XJ3103、一 CPCI Express 電源插頭 XJ4104、一 PCI Express 板卡連接塊 105、一 6U板卡擋板106、一上助拔器107、一下助拔器108、一 M3螺釘109。
[0059] 所述阻抗控制電路板101的中前部布置有PCI Express接口插座102,用以與PCI Express接口板卡進行物理連接，傳遞信號和直流電源。
[0060] 所述阻抗控制電路板101的中後部開有一道寬3mm,長53mm的接口板卡安裝長槽 504,其水平中心線距離PCI Express接口插座A1引腳下方52. 5mm，參照附圖3,尺寸數據 單位為mm。
[0061] 所述阻抗控制電路板101的中後部安裝連接有PCI Express板卡連接塊105。
[0062] 所述阻抗控制電路板101的前部邊緣壓接有CPCI Express信號插頭103,用以與 CPCIExpress接口機箱XP3信號插槽進行物理連接，傳遞信號。
[0063] 所述阻抗控制電路板101的前部邊緣壓接有CPCI Express電源插頭104,用以與 CPCIExpress接口機箱XP4電源插槽進行物理連接，傳遞直流電源。
[0064] 所述阻抗控制電路板101的後部6U板卡擋板106與上個助拔器107和下助拔器 108通過螺釘安裝於阻抗控制電路板101上。
[0065] 其中，阻抗控制電路板101外形符合標準6U PXI Express Hardware Specification Rl. 0接口板卡標準，具體外廓尺寸參照附圖3,尺寸數據單位為mm。
[0066] 其中，阻抗控制電路板101是一個四層阻抗控制電路板。
[0067] 其中，所述阻抗控制電路板101的第一層（L1)為信號層1，第二層（L2)為接地層， 第三層（L5)為電源層，第四層（L6)為信號層2。每層及其相關的疊層厚度如下表1所示。
[0068] 表 1
[0069]
【權利要求】
1. 一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡，其特徵在於：它包 括：一阻抗控制電路板、一 PCI Express板卡連接塊、一 PCI Express接口插座、一 CPCI Express信號插頭XJ3、一 CPCI Express電源插頭XJ4、一 6U板卡擋板、一上助拔器和一 下助拔器；阻抗控制電路板的前部邊緣分別壓接有CPCI Express信號插頭XJ3和CPCI Express電源插頭XJ4,其中前部連接有PCI Express接口插座；阻抗控制電路板的中後部 通過螺釘固定安裝有PCI Express板卡連接塊，其後部通過螺釘固定安裝有6U板卡擋板、 上助拔器和下助拔器； 所述一阻抗控制電路板，呈矩形狀，其包括一道接口板卡安裝長槽用以通過螺釘固定 安裝PCI Express板卡連接塊；其還包括PCB走線，用以將PCI Express插座中的電源信號 傳輸至CPCI Express電源插頭，並將PCI Express插座中的低擺幅差分信號高速、低損耗、 短距離地傳輸至CPCI Express信號插頭； 所述一 PCI Express板卡連接塊，其為矩形六面體，其後面有一螺紋通孔，用以通過螺 釘與阻抗控制電路板固連在一起；其左面有一螺紋孔，用以通過螺釘與PCI Express板卡 擋板固連在一起； 所述一 PCI Express接口插座，其位於阻抗控制電路板的中前部，用以與PCI Express 板卡的金手指部分進行物理連接，傳遞信號和電源； 所述一 CPCI Express信號插頭XJ3,其位於阻抗控制電路板的前部邊緣，用以與6U CPCI Express背板中的XP3信號插槽進行物理連接，傳遞信號； 所述一 CPCI Express電源插頭XJ4,其位於阻抗控制電路板的前部邊緣，用以與6U CPCI Express背板中的XP4電源插槽進行物理連接，傳遞電源； 所述一 6U板卡擋板，安裝於阻抗控制電路板後部，其上設有一個U型槽用以穿過PCI Express板卡信號電纜； 所述一上助拔器，與阻抗控制電路板和6U板卡擋板固連在一起； 所述一下助拔器，與阻抗控制電路板和6U板卡擋板固連在一起； 所述阻抗控制電路板外形尺寸符合6U PXI Express Hardware Specification R1.0板 卡標準。
2. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接 卡，其特徵在於：所述阻抗控制電路板上的接口板卡安裝長槽為一矩形槽，其水平中心線距 離PCI Express接口插座A1引腳下方至少52mm處。
3. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接 卡，其特徵在於：所述的阻抗控制電路板為四層及以上多層電路板，其差分信號線的長度小 於4英寸，差分特性阻抗為100 Ω ± 10 Ω。
4. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡， 其特徵在於：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50 Ω ±10 Ω。
5. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接 卡，其特徵在於：所述的阻抗控制電路板中兩根屬於同一對差分信號的信號線的長度差小 於 0·127mm 即 5mil。
6. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接 卡，其特徵在於：所述PCI Express板卡連接塊，其左面的螺紋孔中心與其後面的垂直距離 為4± 1mm,與其上面的垂直距離為2mm?5mm之間。
7. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接卡， 其特徵在於：所述的 PCI Express 接 口插座為符合 PCI Express Card Electromechanical Specification Revision 1.0 規範的 PCI Express 插座，米用 XI、X4 或 X8 的 PCI Express 接口插座。
8. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接 卡，其特徵在於：所述PCI Express接口插座採用PCI Express彎針插座；並且PCI Express 接口插座A1引腳位於CPCI Express信號插頭XJ3的A1引腳的後部，它們之間的水平距離 在21mm?35mm之間，垂直距離在_9mm?30mm之間。
9. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉接 卡，其特徵在於：所述CPCI Express信號插頭XJ3和CPCI Express電源插頭XJ4安裝位置 符合 PXI Express Hardware Specification R1.0 標準；CPCI Express 信號插頭傳遞的信 號至少包括參考時鐘差分信號、接收差分信號、發送差分信號和參考地信號；CPCI Express 電源插頭XJ4傳遞的電源包括+12V和+3. 3V直流電源。
10. 根據權利要求1所述的一種用於安裝PCI Express板卡的6U CPCI Express轉 接卡，其特徵在於：PCI Express接口插座的XI、X4、X8發送差分信號，分別對應轉接到 CPCIExpress信號插頭XJ3的X1、X4、X8發送差分信號引腳；PCI Express接口插座的XI、 X4、X8接收差分信號，分別對應轉接到CPCI Express信號插頭XJ3的XI、X4、X8接收差分 信號引腳。
【文檔編號】G06F1/16GK104281220SQ201410513426
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】周強, 駱冬, 傅餘, 熊良永, 李景權 申請人:北京航空航天大學