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3Switched
Serial Fabric

VME バスが開発されてから約 27 年が経過しますが、現在でもコネクタの信頼性が求められる分野（インダスト
リアル、防衛、宇宙等）では VME ボードは根強く使用されています。しかしながら、VME バスの転送レートは約 40MB/sec が限界で VME64 又は VME64x でも80MB/sec となっております。そこで 2004 年（スイッチド・シリアル・ファブリック）最大以降規格化されてきたのが Switched Serial Fabric を使用した転送方式です。ここではその概要を説明します。

スイッチド・シリアル・
ファブリックとは

シリアル通信の方式

チェックの機能を備

図１

えています。

パラレルデータ

バックプレーンの転送レートに対し

こ の ポ イ ン ト・てフロント側入出力のインターフェイ

ト ゥ・ ポ イ ン ト のス（ 例 え ば FPDP, FibreChannel, SCSI,

シ リ ア ル 通 信 を、

LVDS, GB Ethernet 等）は更に高速化しスイッチを使用しています。それに伴いバックプレーンて網目構造にした側も高速化が求められており、従来米ものがスイッチド・

国 Mercury Computer Systems 社%

SERDES

パラレルデータ
シリアルペア（送信データ）

シリアルペア（受信データ）

差動信号（シリアライザ）/SERDES（デシリアライザ）

クロック

クロック

ビットクロックに対する転送レート

表１

ビットクロックに対する転送レート
Bit Clock

1x Lane

4x Lane

8x Lane

1 GHz

100 MB/sec

400 MB/sec

800 MB/secのシ リ ア ル・ フ ァ ブ

2.5 GHz250 MB/sec

1 GB/sec

2 GB/sec

RACEway (RACE++ で 266MB/sec) と いリックです。（図３3.125 GHz

312 MB/sec

1.25 GB/sec

2.5 GB/sec

うクロスバースイッチを使用したパラ

参照）

レルのデータ転送専用バスが VME の業

各デバイスはク

界では高速なバスとして広く使用されロスバースイッチてきました。但し、更に高速な転送をを経由して同時に行う為にはパラレルでは限界があり、データ転送が可能

シリアルに移行する必要がありました。

で す。 ま た、 ク ロ

そこで登場したのがスイッチド・シリ

スバースイッチは

アル・ファブリック技術です。

ポ イ ン ト・ ト ゥ・

通常、高速シリアル通信は２本の差ポイントの２つの動（+/-）電圧信号を使用してデータをデバイスを同時に転送します。（図１参照）

接続する為、パケッ

この場合のビットレートは一般的に

ト・ ル ー テ ィ ン グ

1GHz, 2.5GHz, 3.125GHz 等のビットレー情報を使用してトとなります。また、送信側はシリアラ

データの転送先をイ ザ で 8B/10B エ ン コ ー ド を 使 用 し て

切り替えます。

図２

パケットデータの転送
HeaderData Paylo
Checksumad

図３

HeaderData Paylo
Checksumad

HeaderData Paylo
Checksumad

HeaderData Paylo
Checksumad

スイッチド・シリアル・ファブリックの概念図

Device

クロスバースイッチ

DeviceDeviceDeviceDeviceDevice8bit データを 10bit に符号化します。よっANSI/VITA の規格に関して

スの規格です。VXS は従来の 6U VME ボー

クが 1GHz の場合、転送レートは実質スイッチド・シリアル・ファブリッ

アル通信を行います。各 VME ボードは800Mbps (=100MB/sec) となります。

ク の 規 格 は 米 国 規 格 協 会 ANSI

ペイロードカードと呼ばれ２つの 4x VXS(American National Standards Institute)ポート（ポート A と B）を備えており、で規格化されています。

各リンクは 2.5Gbps 又は 3.125Gbps で動て、シリアルの通信レートは実質 80%の転送レートとなります。ビットクロッ

シ リ ア ル 通 信 で は デ ー タ（ ヘ ッ ダ、
フッタ含む）は全てパケットデータとして転送されます。（図２参照）この時の転送プロトコルは各規格により異なります。また、ほとんどのプロトコルはエラー

4

MISH International Co. Ltd.

ドの P0 コネクタを使用して高速のシリ作します。また、スイッチカードを使用

VITA 41 (VXS)
VITA 41 は VME バスを拡張した VXS バ

することで複数枚のペイロードカードを接続することができます。

MISH Tech Journal 2008 WINTER

い７列のハイスピードコネクタ（最大6.25Gbps）が各ボードに搭載されていVXS/VPX のバックプレーン

ます。VPX システムは 5GB/sec 以上の

VXS/VPX はバックプレーン経由で高性能を備えたフル・スイッチド・シリ

速シリアル通信を行う為、従来の VME

アル・ファブリックです。

（又は VME64）のバックプレーンを使VXS ボード外観

用する事はできません。

VITA 41 では下記通信プロトコルが規レーンの図を示します。

下図に４スロットの VXS バックプ

格化されています。

図５

VITA 41.1：InﬁniBand
VITA 41.2：Serial RapidIO

VPX ボード外観

VITA 41.3：Gigabit Ethernet
VITA 41.4：PCI Express

VITA 46 では下記通信プロトコルがVITA 41.5：Aurora

規格化されています。

P0:VXS用のハ イス ピ ー
ドコネクタ

VITA 46.3：Serial RapidIO
図４４スロット VXS バックプレーン

VXS のプロトコル規格
VXS.O

VITA 46.4：PCI Express
Provisional Standard

Base speciﬁcation Mechanical, power, etc.

Active Draft Standard
Reserved for Future Use

VXS.1

スイッチカード
用のコネクタ

4X lnﬁniBand Link Technology

VXS.2

4X Serial RapidlO Link Technology

VITA 46.5：Hypertransport（予備）VITA 46.6：Gigabit Ethernet（予備）VITA 46.7：10Gbit Ethernet（予備）また、更に拡張したバックプレーン

VITA 46.8：Inﬁniband（予備）は下の写真の様に中央にスイッチカー

VXS.3

ド の ス ロ ッ ト が ２ つ あ り、 １ 枚 の ス

1/10 Gigabit Ethernet Link Technology

VXS.4

4X PCI Express Link Technology

VXS.5

VITA 48 (VPX REDI)規

4X Aurora Link Technology

VXS.6

1X Gigabit Ethernet Control Channel Layer Standard

イッチカードで 18 枚のペイロードカー

VITA 48 は VPX の耐環境拡張仕様の
格 Ruggedized Enhanced Design

Implementation (REDI) です。VPX REDI

ドを 4x Link で接続します。もう１枚のスイッチカードでもう一方の 4x Link
を接続します。

は冷却仕様を拡張したものでミリタ

VXS.7

Redundant Processor Mesh for VXS

VXS.10リー用途に特化した仕様です。

Live Insertion Speciﬁcation

VXS.11

Rear Transition Module Speciﬁcation

これらプロトコルの中で、市場で多く 使 用 さ れ て い る の は Serial RapidIO
で す。Serial RapidIO は RapidIO Trade

18 スロット VXS バックプレーン外観VPX REDI ボード外観

又はオーバーヘッドの少ない Aurora

VITA 42 (XMC)

VPX のバックプレーンで各ボード間

Association により策定された高速シリ

VITA 42 は PMC (PCI Mezzanine Card)

アル・インターフェイスの規格です。

の拡張仕様で高速シリアル・スイッチ

元 々 は 米 Motorola 社 と 米 Mercury

ド・プロトコルを備えたメザニンカー

Computer Systems 社により開発されドです。VXS 又は VPX のボード上に搭

た RapidIO 技術をベースとしています。

載して使用します。

で使用される通信プロトコルの概略イ
メージを下図に示します。

Aurora は米 Xilinx 社により開発されたRocketIO の MGT ブロックを使用した
高 速 シ リ ア ル 通 信 プ ロ ト コ ル で す。
Xilinx 社より無償で提供される IP コア

図６

VPX で各ボード間に適した通信プロトコル

I/O expansion

CPU

CPU

SwitchFPGA/CPUFPGA

ブリックに特化した新しい規格 VPX でFPGAVITA 46 はスイッチド・シリアル・ファ

Input/output

VITA 46 (VPX)

Input/output

期投資が少なく済みます。

Control plane GbEthernet

Backplane Links

Point-to-point domainを使用することができますので最も初

http://www.mish.co.jp

5

IO domain (split)
Distributed domain

す。VPX は従来の VME とは互換性の無MISH のシリアル・ファブリック対応製品
Model4207(VXS)
Model4207 は VXS に対応した PowerPCI/O プロセッサボードです。
FPGA

ド・シリアル・ファブリック製品があります。
ここではその一部を紹介します。

XMC：Dual 4x Gbit serial

Model7150 シリーズ、Model7140 シリー

Front Panel I/O：Dual Gbit Ethernet, Quad RS-232

ズ、Model7142 シリーズ等を搭載する

FPGA (option)：Xilinx Virtex-4

ことで無線通信のプラットフォームとしHigh-speed Front Panel I/O (option)：て使用することができます。

Dual Fibre Channel 4Gbps

PCIe to PCI
ブリッジ

FibreChannel
コントローラMISH の取り扱い製品群の中には海外の優れたスイッチ

VXS (option)：4X full duplex link × 2 ポー

MPE730 (VPX)

ト 1.25GB/sec/port

MPE730 は VPX に 対 応 し た Serial
中央に配置されたクロスバースイッチ

クロスバー
スイッチ

RapidIO の PowerPC プロセッサボードです。

が VXS, XMC, PowerPC, FPGA, 光 I/O 間を

Power
PC

相互に接続します。信号処理プロセッサ

VME インター
フェイス

PowerPC

Serial RapidlO
クロスバースイッチとして米 Freescale Semiconductor 社製
PCI
ブリッジ

XMC

VXS

XMC

デ ュ ア ル コ ア PowerPC プ ロ セ ッ サ

PCI ブリッジ

MPC8641D が搭載されており、またオ

Model4207 ボード外観

PCIe
スイッチ

プションで Xilinx 社 FPGA Virtex-4 を追仕様：

加する事ができますので強力なスイッチ

Processor：MPC8641/8641D 1.33GHz

ド・ファブリック信号処理ボードとしてMemory：1GB DDR2 SDRAM

使用する事ができます。XMC/PMC サイ

PMC：64bit/100MHz

トが２スロットあり、XMC に対応したModel4207 の内部ブロック図

図７

XMC/PMC
メザニンサイト

図８

光 I/O オプション

XMC
PMC
Site

P14

64

PCIe or
SRIO

8x

PPC

DDR2
SDRAM
1GB

DMA

Real TimeClock

VME64x インターフェイス

6

GbE

2x

4x

4x

1GB

1GB

DDR2
SDRAM

MPC8641D

PCI-X Bus 1(64 Bits, 100 MHz)PowerPC

GbE

PMC

PMC

XMC

XMC

J16

8x

2x

System Control
Node
Xilinx Virtex-5
FF1153

1GB

DDR2
SDRAM

MPC8641D

J25 J26

J15

PCI-X
-PCIe

DDR2
SDRAM

PCIePCI-X

PCI-X
-VME
Y

Y

Dual 4 Gbit
Fibre Channel
Controller

4x
PROTOCOL
TRANSPARENTCROSSBARSWITCH

VME64xInterface
VME64x

To
FPGA

XMC

MPE730 ボードブロック図

DDR2
SDRAM

XMC
PMC
Site

2

PCIe to
PCI-X Bridge

4x

P2

Quad
RS-232CPCI Bridge

PCI Bridge

PCI-X
Bus 0
(64 Bits,
100 MHz)

PPC

DDR2
SDRAM
1GB
FLASH
128MB

Fibre
Channel,Serial FPDP,
SRIO...

2

MPC8641
Single/Dual Core

VPX

MPE730 ボード外観

1GB

FrontPanel I/O FrontPanel I/O
2

Dual
Gigabit
Ethernet
1000bT

XMC

PowerPC プロセッサ

FrontPanel I/O FrontPanel I/O FrontPanel I/O
Dual
OpticalInterface

PCIePCブリッジ

XMC/PMC
メザニンサイト

RS-232C
Gb Ethernet

Power
PC

Gigabit
ENET-x

2x

4x Gigabit クロス
バースイッチMISH International Co. Ltd.

4x 4x
VXS VITA 41

4x

Virtex-4 FPGA
FX60 or FX100

4x

FibreChannel オプション（JBOD 接続用）

FLASH
128MB

DDR2
SDRAM
1GB

FPGA オプション

GbE
(P4)

DDR2
SDRAM
1GB

20 Diﬀ
Pairs(P5/6)

PCIe
x4/8
(P3)

PCIe x8

4sRIO
x4(P1)& Optional
2sRIO
x4(P6)

20 Diﬀ VME
Pairs 2eSST(P3/4)(P2)

Diﬀerential Pairs

PCIe x4

GbE

Serial Rapld IO x4

PCI-X64-bit 133MHz

GbE
(P4)

MISH Tech Journal 2008 WINTER

仕様：

アブレードをインストールしてシステ

スイッチブレードには８ポートの 4x

Processor：Dual MPC8641D 1.0, 1.33,

ムを構築します。キャリアブレードにsRIO ポ ー ト を 持 っ た Tundra 社 製

は各種 AMC モジュールを４枚搭載す

Tsi578 を３個搭載しており、キャリア

る事ができます。

ブレード間をクロスバースイッチで接1.5GHzMemory：1GB DDR2 SDRAM
PMC：PCI-X 133MHz

続します。また、ホストプロセッサ又Ensemble

XMC：PCIe x4/x8, sRIO x4

はハードディスクドライブ用に２つのBCC-201 Quad

Front Panel IO：Dual Gbit Ethernet,

AMC ベイが装備されています。

AMC キャリア

4x RS232

これらの AMC モジュールを搭載した

ブレード

Back plane：VME：2eSST (P2)sRIO：x4 (P1) 3.125Gbps

キャリアブレードを Serial RapidIO のク
ロスバースイッチで各 AMC モジュール

Ensemble

PCIe：x4/x8 (P3)間の高速データ同時転送を可能にしま

MPC-102

GbEthernet：1000Base-T (P4)

Dual-Core 8641D
AMC モジュール

MPE730 の心臓部となるのは左右に位置 す る Freescale 社 製 デ ュ ア ル コ ア

ク環境に最適化された API ライブラリ

PowerQUICC III

PCIe をサポートしており PCIe のクロス

AMC モジュールバースイッチ（青色）経由で VPX への高速 デ ー タ 転 送 を 可 能 に し ま す。 ま た、Ensemble MTI-203

MPC8641D は 3.125GHz で動作可能な x4

また、Ensemble ATCA Platform にはされており、スイッチド・ファブリッ

MPQ-101

MPC8641D は 2.5GHz で動作可能な x8 のラブルに拡張することが可能です。
専用のミドルウェアパッケージが提供

EnsemblePowerPC プ ロ セ ッ サ MPC8641D で す。

す。また、最大 56 枚までの AMC をスケー

及びソフトウェア・ユーティリティを使用する事でユーザのアプリケーショ
ン開発を加速することが可能です。

DSP FPGA Signal/の Serial RapidIO (sRIO) も サ ポ ー ト し てVideo Processing

いますので sRIO のクロスバースイッチ

AMC モジュール（オレンジ色）経由で P 1 ファブリック
ポ ー ト に 接 続 し ま す。 本 ボ ー ド に は

Ensemble

XMC/PMC サイトが２スロットあり同様

MXI-205 Xilinxにクロスバースイッチを経由してバックV5 FPGA AMC

プレーン（VPX）への高速転送が可能です。

モジュール

BSW-201 RapidIO/GigE スイッチブレード

MPE730 は VPX REDI に対応していますので航空機などへの搭載が可能です。

Ensemble ATCA
Platform

各キャリアブレードはSerial RapidIOのスイッチブレードを経由して各AMCを同時に相互接続します。

Ensemble ATCA Platform は Serial
RapidIO を 使 用 し た AdvancedTCA 向けのシステムプラットフォームです。

図９

Ensemble ATCA プラットフォーム構成図
AMCs
FPGA
Compute Node
FPGA
Compute Node
FPGA
Compute Node
FPGA
Compute Node

AMCs
Backplane
44

SerialRapidIO
SwitchFabricAMCs

AMCs

DSP Node
DSP Node

Ensemble ATCA プラットフォーム外観

I/O Module
4

4

DSP Node

I/O Module
I/O Module

Control

DSP Node

２スロット、５スロット、14 スロッPowerPC
Node
PowerPC
Node
PowerPC
Node
PowerPC
Node

8

トの ATCA シャーシが準備されており、

1 GE Switch

I/O Module
8

Chassis

各シャーシに Serial RapidIO のキャリ
8Management
Shmm/IPMI

8

http://www.mish.co.jp

7ソフトウェア
無線

WiMAX, LTE (3.9G), 4G 等の次世代の通信規格の登場で無線信号の帯域が更に広帯域になり、ソフトウェア無線で取り扱う信号も更なる広帯域化が求められている。
ここでは、ソフトウェア無線の概要とソフトウェア無線（Software Deﬁned Radio）

向けシステムプラットフォームを紹介します。

ソフトウェア無線の概要

RF チ ュ ー ナ で IF に 変 換 さ れ AD コ ン

DSP で変調処理をしたベースバンド

バータでデジタル信号に変換されます。

信号をデジタル・アップコンバータに

ソフトウェア無線とは一言で言うと、

その後、デジタル・ダウンコンバータ

入力し、補間フィルタで N 倍してベーひとつのハードウェアを使用してソフ

内のローカルオシレータで直行変換しスバンドから IF 信号に変換します。更

トウェアを書き換えることで様々な通IQ 信号に分離されます。分離された IQにローカルオシレータで周波数変換し信方式に対応できる技術です。ここで信号をデジタル・フィルタで 1/N 倍（間て DA コンバータでアナログ IF 信号に求められるのは、RF 部でのマルチバン

引き）して必要な信号帯域のみ取り出

変換します。アナログ IF 信号はアナロ

ド化、AD 部での高速化（広帯域化）、します。デジタル・ダウンコンバータ

グ・アップコンバータで RF 信号に変換

高速かつプログラマブルな信号処理部、から出力された IQ のベースバンド信号

され最後にパワーアンプを通してアンなどがあります。下図に一般的なソフ

は DSP 等のプログラマブルなプロセッ

テナに出力されます。

トウェア無線システムの受信部のブサを使用して復調処理を行います。

ロック図を示します。（図 10 参照）
アンテナから入力された RF 信号は

図 10

その逆を行う送信部のブロック図をを構築することができます。

示します。（図 11 参照）

ソフトウェア無線システム

ソフトウェア無線システムの受信部
アナログ RF信号

アナログ IF
信号

RF
チューナ

A/D
コンバータ

この様な構成で DSP 部のプログラムを変更する事によりソフトウェア無線

デジタル IF信号

デジタルベース
バンド信号

通 常、 ア ナ ロ グ 信 号 は RF（Radio
Frequency）の帯域から専用のアナロ
グ・チューナ（ダウンコンバータ）を

デジタル
フィルタ

ローカル
オシレータ

DSP

使 用 し て IF（Intermediate Frequency）
帯域に周波数変換されます。その後、
AD（Analog to Digital） コ ン バ ー タ を使用してアナログ信号をデジタルに変

デジタル・ダウンコンバータ

換します。従来は帯域幅が数 MHz ～数十 MHz で し た の で 50 ～ 60MHz の サ

図 11

ン プ リ ン グ レ ー ト で 分 解 能 は 10 ～ソフトウェア無線システムの送信部
デジタルベース
バンド信号

DSP

12bit が一般的でしたが、近年は帯域幅
デジタル IF
信号

D/A
コンバータ

デジタル
補間フィルタアナログ IF信号

RF アップ
コンバータ

アナログ RF
信号も広くなり数十 MHz ～ 100MHz の帯域を取り扱う事が必要とされてきています。それに伴い AD コンバータに要求

パワーアンプ

されるサンプリング周波数は 100MHz～ 200MHz（ 場 合 に よ っ て は 数 GHz）

デジタル・アップ
コンバータ

ローカル
オシレータ

が要求されてきています。
また、数年前まではデジタル・ダウ
ンコンバータ及びアップコンバータは

8

MISH International Co. Ltd.

MISH Tech Journal 2008 WINTER

専用 LSI（例：GrayChip（TI 社））を使

図 12

ソフトウェア無線システムの構成例

用する事が多かったのですが、近年はAD 変換＆ダウン・コンバート

FPGA が高速化・大容量化・低価格化

PENTEK 6235

しており FPGA の内部に IP コアを組みRF込む形式がほとんどです。また、DSP
RF部については TI 社製、Analog Devices

AnalogDownconverter
AnalogDownconverterIFIF又は AltiVec（ベクタ演算ユニット）を

PENTEK 4291

105MHz A/DConverter

Digital Rcvr

105MHz A/DConverter

Digital Rcvr

RF

一般的です。

AnalogUpconverterRF

図 12 に標準的なソフトウェア無線

AnalogUpconverter

IFIF

システムの構成例を示します。
図 13200MHz D/AConverter

Up Conv

200MHz D/AConverter

Up Conv

SampleClock A In

LVDS Sync A

Model7141 は 2Ch の AD コンバータ

XTL
OS C A

Clock/Sync/Gate
Bus A
SYNC
INTERRUPTS& CONTROL Clock/Sync/Gate
Bus B

LVDS Gate A
TTL Gate/
Trigger
TTL Sync

C6x
DSP

FIFO

C6x
DSP

FIFO

C6x
DSP

RF In

RE
XFORMRREXFORMR

LTC2255
125 MHz
14-BIT A/D

LTC2255
125 MHz
14-BIT A/D14

14

RF Out16

SampleClock B In

仕様：

16-BIT D/A

16-BIT D/A14

XTLOS C BTo AllSections

RE XFORMR

GC4016
4-CHANNEL
DIGITALRECEIVER

16

TIMING BUS
GENERATOR B

Controll
StatusAD コンバータ：LTC2255
125MHz,14bit, 2Ch

RF OutRE XFORMR

DAC5686
DIGITAL UP CONVERTER16

LVDS Clock B

32
FLASH
16 MB

24

16

VIRTEX-II Pro FPGAXC2VP50
DSP-Channelizer-Digital Delay-Demodulation-Decoding-Control-etc.
32
DDR
SDRAM
128 MB

32
DDR
SDRAM
128 MB

32
DDR
SDRAM
256 MB

8x64
PCI2.2 INTERFACE(64 Bits / 66 NHz)

PCI BUS(64 Bits / 66 MHz)DA コンバータ：DAC5686
図 14

PowerPC
Real TimeCPU
running
VxWorks

DSP 復調処理部

LVDS Sync B

ルチバンド・トランシーバです。

8x

P15 XMCP14 PMCVITA 42.0
FPGA I/O(Serial RapidIO, (Option-104)
PCI-Express, etc.)

オプション 421 ワイドバンド DDC コア
CH A
RF In

RE
XFORMR

AD6645105 MHz
14-bit A/D

CH B
RF In

RE
XFORMR

AD6645105 MHz
14-bit A/D

DDC C
DDC D MEMORY
D/A A CONTROL
D/A B&
A/D A DATA ROUTING
A/D B

421 WIDEBAND DDC CORE

オンボードメモリー：512MB DDR
フォームファクタ：PMC

BB

LVDS Gate Bと 2Ch の DA コンバータを搭載したマ

SDRAM

BB

RF In

TIMING BUS
GENERATOR A

LVDS Clock A

Model7141

4Ch DDCFIFOWorkStation

Model7141 ブロック図たボードも市販されています。

FPGA：Xilinx 社製 Virtex-II Pro XC2VP50

C6x
DSP

DA 変換＆アップ・コンバート

コンバータが１枚の基板上に搭載され500MHz,16bit, 2Ch

BB

FIFO

PENTEK 6229

搭載した PowerPC 等を使用するのがダウンコンバータ：GC4016 TI 社製

BB

VMEbus社 製 の DSP（Digital Signal Processor）

また、最近では AD コンバータと DA

DSP 復調処理部

XTAL
OSCA

SampleClock A In

A B C D

CLOCK &SYNC
GENERATOR

Clock/Sync
Bus
SampleClock B In

XTAL
OSCA

MEMORYMEMORY

MUX
GC4016 DIGITALDOWNCONVERTRA B C DA/D A
A/D B M
DDC A U
DDC B X

WINDEBAND
DIGITALDOWNCONVERTR A
DECIMATION; 2-64

A/D A
A/D B M
DDC A U
DDC B X

WINDEBAND
DIGITALDOWNCONVERTR B
DECIMATION; 2-64

128 MB DDR
SDRAM
128 MB DDR
SDRAM
256 MB DDR
SDRAM

MEMW
FIFO
MEMW
FIFO
A/D A
FIFO

W B DDC A
DDC A MUXW B DDC B
DDC B MUX

A/D B
FIFO
DDC A
FIFO
DDC B
FIFO

PCI BUS64 bit /66 MHzPCI 2.2
INTERFACE

DDC C
FIFO

CH A
RF OutRE
XFORMRCH B
RF OutRE
XFORMR

16-bit
500 MHz
DAC5686
D/A
DIGITAL
16-bit UPCONVERTER
500 MHz
D/A

CIC
FILTERCFIRFILTER

MUX
MUX

MEMORYD/A A FIFOMEMORY
D/A B FIFO

450 INTERPOLATION CORE

DDC D
FIFO
DIA A
FIFO
DIA B
FIFO

XC2VP50

対応します。
また、オプションで FPGA 内にワイドバンドのデジタル・ダウンコンバー
タをインストール（工場出荷時）した
Model7141 ボード外観

このボード１枚で送受信機を構成すモデルもありユーザ側で IP コアをインストールする事無く使用することが可能です。（図 14 参照）

ることができます。また、用途に合わせてキャリアボードに搭載した PCI, PCIe,
3U cPCI, 6U cPCI を選択することができますので様々なプラットフォームにhttp://www.mish.co.jp

9スイッチド・シリアル・ファブリック対応ボード

新 製品
Model7x50 シリーズ

PENTEK 社よりリリースされた最新モ
デ ル Model7150 は 200MHz, 16bit のAD コンバータを搭載した 4Ch のレシー
バーボードです。信号処理部には Xilinx
社製 Virtex-5 を搭載しておりユーザロ

今回はスイッチド・シリアル・ファブリックに対応した最新のボードをご紹介します。
■ PENTEK 社製 Model7x50 シリーズ
■ VMETRO 社製 FPE650■ VMETRO 社製 AD1520
図 15

Model7150 ボード内部ブロック図
RF In

Sample Clock In
pps InTIMING BUS
GENERATORTTL Gate / Trigger
TTL Sync / PPS

Clocks/Sync/
Gate/PPS

Sample Clk
Sync Clk
Gate A
Gate B
Sync
PPS

XTL
OSC

ジ ッ ク を 実 装 す る こ と が 可 能 で す。

To AllSections

Clock/Sync/
Gate/PPS Busの接続が可能です。

RF In

RE
XFORMRREXFORMRREXFORMR

200 MHz
16-BIT A/D

200 MHz
16-BIT A/D

200 MHz
16-BIT A/D

200 MHz
16-BIT A/D

16

16

16

16

PROCESSING FPGAVIRTEX-5: LX50T,SX50T,LX155T or FX100T
32

32

16

DDR 2
SDRAM
512 MB

DDR 2
SDRAM
512 MB

DDR 2
SDRAM
512 MB

FLASH
32MB

メモリリソース
FPGA に は 標 準 で 256MB の DDR2
SDRAM が２バンク接続されています。
オ プ シ ョ ン で ３ バ ン ク（ 最 大 1.5GB）

64

x4

x4

LOCAL BUS
INTERFACE FPGAVIRTEX-5:LX30T,SX50T or FX70T
PCI-X
LVDS GTP
P14 PMCFPGA I/O

64

x4

x4

x8
P15 XMCVITA 42.0(Serial RapidIO,
PCI-Express,
etc.)

FPE650FPE650 は VMETRO 社 製 最 新 の VPX
対応 FPGA 信号処理エンジンです。
４つの Virtex-5 FPGA がクロスバース

への拡張も可能です。

イッチで接続され大量のリアルタイム

ＡＤコンバータ
フロントエンドには 4Ch のアナログ入GTP GTP GTPLOCAL BUS
32

PCI-X BUS
(32 or 64 Bits / 33, 66,100 or 133 MHz)

Model7150
ボード外観

RF In

RE
XFORMR

Control/StatusVITA 42 XMC に対応していますのでス
イッチド・シリアル・ファブリックへ

RF In

データの信号処理を可能にします。また、

XMC インターフェース

力チャネルがあり、各チャネルには AD コ

キャリアボードへのインターフェース

フロントエンドの I/O として FMC サイト

ンバータ（TI 社製 ADS5485）が搭載されとして VITA 42 XMC をサポートしていま（VITA 57）がデュアルで装備されていまて い ま す。 各 AD コ ン バ ー タ は 最 大す。キャリアボード間のビットレートはすので AD/DA 等の FMC モジュールを搭

200MHz サンプリングで分解能は 16bit と最大 3.125GHz で動作しますので、4x リ

載すれば広帯域の入出力を構成できます。

なっており、16bit の AD コンバータではンクを２ポート使用した場合 2.5GB/sec

市販品で最高速のものを使用しています。

のレートでデータ転送が可能です。

FPGA

ボードバリエーション

Virtex-5 は SX95T/LX155T/FX100T から選択することができますので、信号処
理アルゴリズムのボリュームに合わせて選びます。また、中央のクロスバースイッ

信号処理用の FPGA として Xilinx 社製

ユーザの用途に合わせてキャリア

チ が 全 て の FPGA を

Virtex-5 を搭載していますので、ユーザボードに搭載した 3U cPCI (Model7350),x4 の RocketIO で接続

ロジックを実装することが可能です。

6U cPCI (Model7250D), PCI (Model7650),

します。

ユーザの実装したいアルゴリズムに合わ

PCIe (Model7850) を選ぶことができまConfiguration

せてロジックスライスに特化した LX50T

すので様々なプラットフォームに対応

Control Processor

又は LX155T、DSP スライスに特化したします。

(CCP) は各 FPGA へのSX50T 又は SX95T を選択することがでコンフィグレーショ

き ま す。 ユ ー ザ エ リ ア は SX95T で 約

ン及びクロスバース

50%のロジックスライスを使用する事がイッチの設定を行いできます。また、弊社にて別途提供してます。これら設定はおりますアダプテーションキットを使用

Web ブ ラ ウ ザ か ら

す る 事 で Matlab/Simulink を 使 用 し た

Ethernet 経 由 で 行 う

FPGA 開発も可能です。

ことが可能です。

インターフェース用の FPGA として

VPX REDI に 対 応 し

LX30T 又 は SX50T が 搭 載 さ れ て お り、ていますので航空機等

PCI-X 又は PCIe へのインターフェイスを可能にします。

10

MISH International Co. Ltd.

Model7650

Model7350

Model7250D

への搭載も可能です。

2008 年冬の新製品

図 16

FMC サイト

FMC サイトFPE650 ボード内部ブロック図

VITA 57
FMC

FPGA Conﬁg
Conﬁg
Controler

クロスバー
スイッチ

Conﬁg
FLASH
User
FLASH

DDR
SRAM

DDR
SRAM

XilinxVirtex-5
SX95T(Node 2)

XilinxVirtex-5
SX95T(Node 0)Note 1
Note 3

ODR
SRAM
SDRAM
x40

Virtex-5

VPX

Virtex-5

Virtex-5

Virtex-5(P5)

FPE650 ボード外観

AD1520ファブリックの PCI Express をサポー

AD1520 は VMETRO 社 製 XMC 対 応

内 の IP コ ア を 使 用 し て 8x の RoketIO

XilinxVirtex-5
SX95T/LX155T/
FX100T(Node 3)

で XMC コネクタに接続されます。また、AD 部 に は National Semiconductor

PCIe を バ イ パ ス す れ ば Serial RapidIO

社製 ADC08D1520 AD コンバータを使等のプロトコルを実装することも可能

用しており、トランスフォーマを経由です。

して AD コンバータに入力されます。

AD1520 はレーダ、信号解析等の用

AD コンバータで 1.5GHz でサンプルさ途に最適です。

EthemetLVDS (P5)(P6)

ト し て い ま す。PCIe は Virtex-5 FPGA

Dual 1.5GHz AD モジュールです。

VITA 57
FMC

XilinxVirtex-5
SX95T/LX155T/
FX100T(Node 1)

(P2) 1000BaseX (P2) (P1)
Ethemet
(P4)

ODR
SRAM
SDRAM
x40

LVDS
(P3)

(P1)

受託開発

弊社では FPGA の受託開発または複数のボードを組み合わせたフ
レームワークの受託開発も承っています。複数のボード（AD, DA 等）
を組み合わせて使用する場合はボード間の相性・接続性が重要になってきますので、データを連続して転送できるようソフトウェア（場合によってはＦＰＧＡ内）をチューニングして提供いたします。

チプレクサで２サン

AD コンバータ

プル /Ch に分割され750MHz の ク ロ ッ ク
レートで FPGA に入QDR2 SRAM

Virtex-5

XMC P16入力
端子2008 年 11 月 19 日～ 21 日
ET2008（パシフィコ横浜）

http://www.jasa.or.jp/et/

力されます。
中央に搭載された2008 年 12 月 3 日

Xilinx 社 製 Virtex-5

MATLAB Expo 2008
（ザ・プリンス パークタワー東京）

FPGA にはユーザの信号処理アルゴリズム

http://www.matlabexpo.com/

を組み込むことが可能で、デバイスもロ

DDR2 SDRAM

ジックスライスが豊AD1520 ボード外観

PCI ブリッジ

ライスに特化し た SX95T

図 17
Trigger
OutputGP I/OLVPECL

選択すること出 力 は PCI/
PCI-X の 他 にシ リ ア ル・38-bit

ADC

Channel 1

Balun

ADC

Channel 2

Balun

ADC

無線アクセスネットワーク 2009
（東京ビッグサイト）

http://www.foe.jp/foe/jp/exhibit/ww.phtml

Bx-RocketlO
Bx-RocketlO

ADC08D1520ができます。
データの2009 年１月 21 日～ 23 日

9MbytesCDR I SRAM
38-bitのどちらかをI

Q

XilinxVirtex-5 FPGASX95T/LX110T

User I/O
64-bit
133MHz PCI-X PCI-X/PCI-X
BridgeSampleClock
Tdigger
Input

16-bit
LVPECL

128Mbytes
DDR SDRAM

2008 年 12 月 3 日～ 5 日

http://www.adcom-media.co.jp/ite/

AD1520 ボードブロック図
9MbytesCDR I SRAMXMC P15

国際画像機器展（パシフィコ横浜）

富 な LX110T
又 は DSP ス◤ 展示会情報 ◥128Mbytes
DDR SDRAM

1Gbit
FLASH

おわりに
テックジャーナルでは、これからもお客様のプロジェクトに有効となるような最新の技術情報を提供していきます。
ご期待ください。
by Y.Keino

http://www.mish.co.jp

11☞ 『ミッシュ・テックジャーナル』次回発行は来夏です。お楽しみに！

れたデータはデマル