电子仿真计算机设计方案：922-基于6U VPX的全国产化电力电子仿真计算机

 

 

 

一、设备概述

      设计一款基于CPU+FPGA+IO的异构可扩展高性能国产化仿真测控平台，要求完成硬件设计，驱动调试，数据链路传输。主芯片采用国产化芯片，工业级。

基本架构：

 

 

 

主要板卡部件如下：

部件	最低参数要求	数量
机箱（含电源）	6U VPX机箱	1
CPU系统板	4核2GHz以上，16G DDR4以上，512G 硬盘 （VPX-M8 6U VPX飞腾处理器刀片计算机） Xenomai系统移植与SFP、PCIe的实时域驱动	1
FPGA计算板	定制，复旦微FMQL45T900+JMF7V690T80，4或8通道QSPF+，每通道20Gbps以上，Aurora协议 Xenomai实时域驱动	5
VPX背板	定制 Xenomai实时域驱动	1
AO	定制，16或32路模拟量输出，200kbps~1Mbps，14~16位，±16V，差分输入，DB37接口 电Xenomai实时域驱动	2
AI	定制，16或32路模拟量输入，200kbps~1Mbps，14~16位，±16V，DB37接口 Xenomai实时域驱动	2
DO	定制，64路数字量输出，200kbps~1Mbps，推挽输出，30V，支持PWM模式，DB37接口	2
DI	定制，64路数字量输入，200kbps~1Mbps，光耦隔离，30V，DB37接口	2
其它	QSFP转SFP光纤、光模块、光纤、线缆	1
试验	板级与整机CNAS、CE等认证的型式试验	1
合计

 

 

 

二、基于FMQL45T900+JMF7V690T80的6U VPX光纤计算卡

      本板卡基于标准6U VPX 架构，为通用高性能光纤计算卡，板卡采用一片1片FMQL45T900和1片JMF7V690T80作为主处理器，FMQL45T900负责管理板卡的上电时序，时钟配置，系统及模块复位,程序重配，低速AD，DA，数字IO接入等。JMF7V690T80负责光纤数据接入、PCIe数据传输、加速计算等任务。原理框图如下图所示：

 

 

 图 1:信号处理平台原理框图

三、半实物仿真软件开发

 

 

 

      采用开放式软件/硬件架构，使用模块化、标准化设计，可根据实际需求快速实现定制软件功能开发、分布式节点设备增加、算力提升、I/O接口扩充等功能;

      1. 支持系统级多学科联合仿真

      2. 支持国内外多种建模仿真工具平台

MATLAB、SimCenter AMESim/Motion、MWorks、Simpack、Dymola、Car/TruckSim、ECUTest、CarMaker、MapleSim等多学科、多领域仿真建模软件构建大型、复杂实验场景，使用RTSimPlus主控管理软件可在单机多核、多机分布式硬件产品平台快速部署，快速开展验证试验；

      3. 友好的人机交互

完善的仿真管理、自动测试、数据监视、图形仪表控件显示和数据处理分析工具、全中文操作界面，提供完善的支持文档；

      4. 强大的实时运算能力

采用高性能处理器FPGA技术，实现单机实时并行、多机分布式场景下的复杂模型解算，完成微秒级确定时间内的控制算法执行和中断调度任务。

      5. 丰富的I/O接口能力

      1）具备故障注入、信号调理、综合配线等多种信号适配完整解决方案；

      2）提供各种模拟量、数字量、总线协议等类型板卡，覆盖电力电子、汽车、高铁等领域的I/O接口应用需求。

 

开发运行流程：