對于在基于背板的系統(tǒng)中需要高性能、多功能性和可靠性的應用，開放標準計算架構(gòu)的三個主要選擇是 OpenVPX、微型 TCA （MTCA） 和高級 TCA （ATCA）。對于軍事和航空航天應用，AdvancedTCA通常無法在尺寸，重量和功率（SWaP）上競爭，除非其巨大的吞吐量至關(guān)重要。在剩下的兩個主要選項中，MicroTCA最近在VPX曾經(jīng)占主導地位的幾個新的軍事和航空航天應用中被選擇為VPX，從機載和海軍設置到地面車輛安裝和固定雷達安裝。

MicroTCA 是一種商用現(xiàn)貨 （COTS） 可互操作的架構(gòu)，其堅固耐用的規(guī)范已經(jīng)獲得批準和可用。其成熟、經(jīng)過驗證的架構(gòu)已經(jīng)取得了一些高性能的進步，而供應商基礎已經(jīng)穩(wěn)定下來并得到了改進。此外，低價格現(xiàn)在是主承包商最關(guān)心的問題。

關(guān)于我們

微TCA最初源于已經(jīng)存在了10多年的高級TCA。微型 TCA 高級夾層卡 （AMC） 是一種插入 ATCA 載體葉片的夾層方法。隨后，PICMG小組提出了一種解決方案，使這些AMC直接插入稱為MicroTCA的背板。最重要的是，該規(guī)范采用了高級TCA的貨架管理/智能平臺管理接口（IPMI）功能。

微TCA的主要特點是其模塊化和可擴展性。開放標準架構(gòu)也是完全冗余的（這意味著架構(gòu)中不存在單點故障）。它擁有99.99999%的正常運行時間，具有熱插拔模塊，并且可以處理每通道10 Gbps的高速串行（40 GbE處于草案規(guī)格中）。其時鐘分配具有冗余時鐘選項，而其真正開放的COTS架構(gòu)適用于多個市場（軍事/航空航天，通信，物理等）。MicroTCA 架構(gòu)還提供商用和加固型版本。

比較虛擬像素

VPX 也是一種高速串行、模塊化、開放標準架構(gòu)，在堅固的外形中提供相當大的靈活性和 I/O 引腳。但是，VPX 不具備 MicroTCA 固有的系統(tǒng)管理、電子按鍵、時鐘或固有的互操作性。MicroTCA 也更小，為 75 毫米 x 180 毫米，而 VPX 為 133.25 毫米 x 160 毫米，在 SWaP 的“S”和“W”部分具有優(yōu)勢（典型的卡間距相同）。

供應商基礎

在撲克中，當賭注變大時，弱手通常會折疊。在嵌入式行業(yè)中，不太認真的供應商在意識到他們無法繼續(xù)投資或支持產(chǎn)品線以保持競爭力時，就會收拾行裝。當MicroTCA首次出現(xiàn)時，數(shù)十家供應商在沒有完全了解規(guī)范和成功所需的條件的情況下進入市場。與此同時，該規(guī)范似乎被夸大了，承諾成為每個人的一切。結(jié)果是供應商的泡沫，他們引入了太多不符合規(guī)范的產(chǎn)品。這個失誤在許多沮喪的顧客的嘴里留下了不好的味道。相比之下，開發(fā)當今MicroTCA產(chǎn)品的供應商在架構(gòu)方面經(jīng)驗豐富，能夠提供可互操作產(chǎn)品的高質(zhì)量生態(tài)系統(tǒng)。多年來，已經(jīng)舉辦了數(shù)十個互操作性研討會，以確保各種供應商的產(chǎn)品能夠很好地協(xié)同工作。

微斷層掃描2和微斷續(xù)器.3

微TCA多年來一直用于良性環(huán)境軍事應用。2011 年，推出了 MicroTCA.3，為標準 AMC 提供了硬化傳導冷卻選項。堅固的翻蓋層為連接器提供了穩(wěn)定性。MicroTCA.3已經(jīng)在同一實驗室進行了與VPX相同的測試 - 事實上，它在某些領(lǐng)域進行了額外的測試。表 1 顯示了一些測試的圖表。

表 1：在同一實驗室中，MTCA 連接器通過了與 VPX 連接器相同的沖擊/振動測試（在某些情況下更廣泛）。

2013年初批準的MicroTCA.2標準與MicroTCA.3相似，只是它具有用于混合傳導/對流方法的空氣通道。MicroTCA的一個優(yōu)點是，很容易將標準AMC模塊加固為帶有翻蓋的硬化版本。MTCA.2/.3 設計還提供了 2 級維護功能，提供至少與 VPX 相同級別的 ESD 保護。

價格現(xiàn)在是一個關(guān)鍵因素

封存和預算削減改變了軍事和航空航天嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)選擇方程式。價格曾經(jīng)是許多應用的次要問題。然而，今天，具有可比性能水平的價格可以將設計決策推向最高水平。從硬件角度來看，MicroTCA 系統(tǒng)的成本（大約）是同類 VPX 系統(tǒng)的一半。

真正的 COTS 可互操作架構(gòu)

MicroTCA 是一種真正的 COTS 架構(gòu)，用于從軍事和航空航天到通信、測試和測量以及高能物理等應用。VPX基本上可以稱為MOTS（軍用現(xiàn)成），主要服務于一個市場。COTS架構(gòu)有幾個好處，包括規(guī)模經(jīng)濟，更通用的產(chǎn)品供應，以及通信和物理界推動的性能前沿地位。

由于許多模塊和基礎設施產(chǎn)品可以在多個市場使用，因此可以批量銷售到另一個市場的同一物品可以以具有競爭力的價格少量出售給軍事市場。例如，可以調(diào)整用于物理應用的多通道高速A/D轉(zhuǎn)換器，以用于軍事/航空航天傳感器或雷達/聲納應用。

縱觀 VPX 的歷史，人們一直對規(guī)范存在互操作性問題感到沮喪。當VPX開始時（主要是一個供應商的概念，后來擴展到更廣泛的VITA社區(qū)），它有一個非常開放的引腳排列結(jié)構(gòu)。如果設計人員只與一個供應商打交道，這種情況很好，因為單個供應商將確保其電路板和背板都是可互操作的。然而，隨著用途的擴大，沒過多久，一個供應商的主板就無法與其他供應商的電路板配合使用。作為回應，OpenVPX被創(chuàng)建來定義可互操作的引腳排列配置;這種設置的問題在于它是在事后完成的。一個供應商提出了一個配置，并對委員會說：“這就是你如何與這個董事會互操作。然后，另一家供應商必須愿意設計一個與競爭對手合作的引腳排列的電路板。已經(jīng)出現(xiàn)了一些“標準”的引腳排列類型，但OpenVPX遠非一個真正開放的可互操作生態(tài)系統(tǒng)。

借助 MicroTCA，在規(guī)范形成時預先實施了引腳排列定義和規(guī)則，以便供應商設計的完整生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同工作。此外，MicroTCA還定期舉辦互操作性研討會，以確保下一代產(chǎn)品與其他產(chǎn)品配合使用。盡管規(guī)范很明確，但在處理系統(tǒng)管理功能和高速時，這種努力仍然是有益和謹慎的。

技術(shù)進步勢頭強勁

MicroTCA架構(gòu)也是許多通信和高能物理應用的關(guān)鍵架構(gòu)，這意味著對尖端設計的推動正在進行中。例如，目前市場上有針對 40 GbE 的解決方案（規(guī)范處于草案中）。業(yè)界首款 100 G 線卡（通過前面板）采用 MicroTCA 外形尺寸。德州儀器 （TI） 還使用微型 TCA 作為其 EVMK2Hx 參考設計卡的架構(gòu)。

該建筑在軍事和航空航天項目中也取得了許多設計勝利。特別是一個項目發(fā)現(xiàn)，一個主要的軍事承包商選擇MicroTCA作為船上系統(tǒng)來處理來自拖曳陣列或船上其他傳感器的聲納數(shù)據(jù)的信號處理。偉達易達科技開發(fā)了一種1U解決方案，用于在隔離式機架中抗振和抗沖擊。該應用使用定制的 FPGA 進行波束成形。

我們還看到MicroTCA被選為歐洲一個主要的雷達平臺項目;在許多平臺上使用MTCA的主承包商，以及計劃中的幾個平臺，包括強化版本;一家主承包商宣布在堅固耐用的車輛平臺上選擇MTCA而不是VPX;微型TCA正在由國家實驗室在衛(wèi)星系統(tǒng)中選擇;美國宇航局將其選用于SGSS項目中的地面終端;美國軍方將其用于直升機雷達應用。

許多最先進的數(shù)字化儀/轉(zhuǎn)換器、處理解決方案、GPGPU 和存儲都在 MicroTCA 中提供。圖 2 顯示了一個采用 IEEE1588/同步/GPS 的 40 G MCH，用于精確計時。

圖 2：40 G MCH 提供 GPS/IEEE1588/SyncE 以實現(xiàn)精確定時和時間戳，這是許多雷達和目標采集應用中的一項突出功能。

尋求高性能開放標準架構(gòu)的設計人員會發(fā)現(xiàn)MicroTCA是一個有吸引力的解決方案。在 SWaP-C、更低的成本、更高的可靠性、尖端的設計和多功能的 COTS 生態(tài)系統(tǒng)方面，軍事和航空航天設計人員越來越多地從 VPX 轉(zhuǎn)向 MicroTCA。

審核編輯：郭婷