AXIe 是AdvancedTCA Extensions for Instrument and Test 的英文字母缩写，而AdvancedTCA 或 ATCA 则为Advanced Telecom Computing Architecture（先进电信运算架构）的缩写。AXIe广泛采用ATCA专为量测应用开发的技术。本文将着重讨论 AXIe 1.0 兼容型仪器模块。AXIe 1.0将不使用第 3 区（Zone 3）连接器。

《图一 机箱背板上AXIe 仪器模块插槽的第 1 区（Zone 1）和第 2 区（Zone 2）连接器位置。照片中并未显示Zone 2的 P22 连接器。Zone 1连接器可用于供电、平台管理与硬件地址连接等用途；而Zone 2连接器则可供数据传输、信号触发与频率使用。》

电源管理

AXIe之所以优于其他模块化机箱标准（如PXI），其最大的优势之一是每插槽可提供大量的电源功率。若将 PXI 设计转移至 AXIe 平台，这样充足的电源可解决 PXI 模块的功率消耗问题。不论是哪一种标准，多数模块化机箱都可供应远较其规格高出许多的电源。不过，为了深入比较，下表依据个别标准建议的每插槽散热能力来推论其每插槽的基本功耗。

AXIe 模块由Zone 1连接器供电，而背板供应的主要直流标称电压为 -48 伏特。然而， AXIe标准严格要求所有模块须正常提供 -53 V至 -45 V的电压范围。电源是经由信道 A 和信道 B这两个供电信道传送。信道 A为强制连接，而信道 B 则为选择性连接。这两个信道可能源自相同或不同的电压源。ATCA 规范中要求信道 A 和 B须为相异电压源，但 AXIe 标准则是两种皆可。不过，最常见的配置是将同时这两信道连接至 AXIe 模块的电压系统。Zone 1连接器有 38 支接脚，其中未连接的 18 支接脚属于 ATCA 功能，AXIe则不使用。下表简要说明必须连接的接脚：

《图二 Zone 1电源管理与分布连接。》

为了符合安全与电磁兼容 (EMC) 标准的规范，机箱应配备合适的保险丝和电源过滤机制，以便接收连接器送来的 -48V 电压轨。之后，可将电源管理功能纳入嵌入式控制器，或是使用基板管理控制器 (BMC)，来执行有效的管理电源。除了电源管理外，BMC还有许多其他的用途。本文稍后将深入探讨 BMC 的其他功能与更多细节。要将背板供应的两个 -48V 电压，转换为 AXIe 模块的负载电压点有很多种方法，最常用的是采用变压器 (power brick)。请记住，变压器必须能够处理从 -53 V至 -45 V的输入电压范围。若信道 A 和信道 B 是以相同电源供电，虽然电源好像是来自两个不同电源，但本质上仍是单一电源，就如同仅连接信道 A，而未连接信道 B一样。在此情况下，可使用中间总线转换器 (IBC)，或与 IBC 稍有不同的双路输入总线转换器 (DBC)。若信道 A 和 B 来自两个独立电源，则应采用 DBC。一般而言，DBC 具有双输入信道，IBC 为单路输入，而两者的输出则完全一样。视所使用的变压器种类而定，其输出可能是负载电压点或中间电压轨。以下为几种不同电源树状结构的图标，其输出分别为 12V、5V、3.3V 和 1.0V：

《图三 单一电源，两个供电信道，使用双输入总线转换器(DBC)或中间总线转换器(IBC)》

《图四 双电源，两个供电信道，使用 DBC 提供中间电压轨输出。采用其他交换器或 LDO 产生负载电压点。》

实务上，大部份 AXIe 背板的 A、B 两信道皆来自相同的电源，因为 AXIe 不像 ATCA 要求一定要使用两个独立电源。相较于 IBC，DBC 提供更大的设计灵活性，因为 DBC 可用于单电源或双电源机箱。AXIe 结构支持模块热插入功能，但这点并未硬性要求。

基板管理控制器 (BMC)

BMC已普遍用于 ATCA 结构，我们建议您将其加入 AXIe模块设计中。BMC 是一种微处理器，可执行以下功能：

1.与系统模块上的机箱管理员进行通讯与协议

2.可透过传感器执行温度监控

3.装置状态监控与报告

4.电压监控与管理

BMC 可使用各种通讯协议，例如 I2C、IPMI 和 RS232。BMC 不仅只是电源管理控制器，同时也是系统模块可在机箱管理员和仪器模块之间沟通的通讯装置。使用智能型平台管理总线 (IPMB) 的Zone 1 连接器可将通讯连接线从 BMC 连接至系统模块，其中 IPMB 使用智能型平台管理接口 (IPMI)。图五为 AXIe 仪器模块内的 BMC 布署范例。

《图五 AXIe 仪器模块内的 BMC 布署范例》

藉由插入一些旁路电路以便绕过 BMC，AXIe 模块无需与系统机箱管理员进行协商便可直接启动。这是很好的除错方式，特别是在第一次启动时。

数据传输

模块可透过 Zone 2 连接器进行数据传输。所有连接线皆为差动对，在背板上以 100 奥姆的特性阻抗进行连接。基本信道接口使用 LAN 协议进行通讯，而结构接口 (fabric interface) 则采用 PCI Express 或专属串行协议。安捷伦 AXIe 机箱在结构接口上以 PCIe Gen 1 (2.5Gbps) 以及 Gen 2 (5.0Gbps) 的速度执行模块，是目前市场上最快速的模块化机箱背板之一。图六显示 AXIe 背板结构。

《图六 5 槽式AXIe 机箱的背板结构。》

以下为所有符合AXIe 1.0 规格的 Zone 2 接头的一览表：

•基本接口的 4 组信号对

•结构（fabric）接口的 16 组信号对（每信道 8 对，共两信道）

•18、42 或 62 组局部总线信号对（局部总线信号对的计算方式略有不同，请参阅下方说明）

•AXIe 触发总线的 12 组信号对

•时序接口的 4 组信号对（FCLK、CLK100、SYNC 和 STRIG）

为了充分发挥 AXIe 的功能，所有背板连接线都应连接至仪器模块。然而，并非每次都能够（或必须）完全连接，可视情况减少连接项目。最快速的方法是使用 18 组局部总线信号对，而非 42 或 62 组，因为此方法不需使用 P21 与 P24 连接器。局部总线信号对让相邻的模块可互相通讯，如此可免于占用系统插槽资源。设计工程师可依其实际需求来决定要接上多少连接线，以及使用何种通讯协议。请注意，局部总线的「信号对」，实际上是指 4 条个别的连接线。这是因为连至局部总线的每组差动对，都必定存在相对应的镜像（mirror image）。因此，62 组局部总线信号对，是由 124 组个别差动对所组成。除了第一个和最后一个插槽各只有一个相邻的插槽外，中间的所有插槽都分别有两个相邻的插槽。第一个和最后一个插槽并未在背板上互连，因此不会形成环形构造。图六显示其布署范例。

《图七 仪器模块Zone 2接头的布署范例。》

欲布署类似图七的仪器模块，应使用具备 72 组 I/O 对的 FPGA 或 ASIC 控制器。若设计工程师希望进一步减少连接项目，亦可省略某些 AXIe 触发对、基本信道和一个结构接口信道。虽然这样做可能会带来一些限制，且无法提供完整的功能性，但此举并未违背 AXIe 规范。

频率

下表简要说明时序接口信号：

FCLK、CLK100 和 SYNC 信号线皆由系统插槽驱动，并经由背板上的扇出缓冲器 (fan out buffer) 连到仪器模块。每个插槽都有其各自的信号线，可进行点对点连接。STRIG 亦为点对点连接，不过它无需使用扇出缓冲器。

结论

AXIe 是由已受到认可之 ATCA 结构所衍生出来的全新标准，具备 ATCA 的供电性能与模块化平台的多用途特色。AXIe 结构采开放式标准，让设计工程师能够轻易开发各式各样的高效能仪器模块。此外，AXIe 平台可与现有的模块化平台（如 PXI）并行运作。