CPCI设计与制造：提高可制造性的关键要素

CPCI总线（中文又称紧凑型PCI）是由PICMG组织于1994年提出的 高性能工业计算机总线标准 。它采用了抗震的Eurocard封装，是标准PCI总线的工业版本。插孔连接器被设计成从正面装进机架安装系统，使其特别适用于 工业应用 。

最近，计算机电话行业在PICMG的指导下，已经将CompactPCI系统体系结构扩展到支持模拟和数字电话连接器，使其成为工业计算机领域的一个重要标准。

一、CPCI总线接口介绍

CPCI总线是一种高性能的计算机总线，它以PCI电气规范为基础，采用 2mm密度的针孔连接器 ，具有更高气密性和防腐性，进一步提高可靠性和负载能力。CPCI总线的 高开放性和高可靠性 ，以及 支持热插拔的特性 ，使得该技术在工业自动化、军事、航空航天等领域得到了广泛应用。

此外，由于CPCI总线拥有较高的带宽，它也适用于一些高速数据通信的应用，例如网络通信、图像处理等。在高速数据通信中，CPCI总线可以提供更高的数据传输速率和更低的传输延迟，从而能够满足一些高性能应用的需求。

CPCI-3U和CPCI-6U是CPCI标准中的两种不同尺寸规格的电路板和机箱设计。具备模块化、热插拔、强固耐用、高速数据传输等优点，便于构建灵活且易于维护的模块化电子系统架构。

● CPCI-3U：表示的是按照CPCI标准的3个单元（Unit）高度的电路板或机箱设计。每个单元（1U）等于1.75英寸（约44.45毫米），所以CPCI-3U的 板卡高度为大约52.5毫米 。此类板卡体积较小，适用于紧凑型系统设计，它可以在有限的空间内集成多种功能模块，广泛应用于需要小巧体积和较高集成度的工业控制、通信系统以及某些特定领域的嵌入式计算系统。

● CPCI-6U：表示的是6个单元高度的CPCI电路板或机箱设计，其 高度约为105毫米 。相比CPCI-3U，CPCI-6U拥有更大的板面空间，可承载更多的接口插槽和更复杂的电路设计，因此更加适用于需要大量扩展能力和更高功能集成度的应用场景，如大型数据采集系统、电信设备、军事指挥系统以及科研仪器等。

二、CPCI总线接口引脚定义

CPCI总线接口的引脚定义分为两部分，分别是 3U和6U高度的电路插板设计 。在3U与6U高度的电路插板设计中，CPCI总线接口的引脚定义包括以下几个信号：

需要注意的是，以上信号定义可能会因为不同的标准或规范而有所不同，建议参考具体的标准或规范进行引用。

三、CPCI总线的PCB设计

1、电源分配

需要为系统提供稳定的电源，使用多个电源轨，并使用跳线和电容进行电压调节。

2、接地设计

良好的接地设计可以减少EMI和信号干扰，使用单独的电源接地和信号接地，并在它们之间使用隔离层。

3、板层设计

使用多层板可以提高信号质量和稳定性，通常使用 4层或6层板 。

4、布局规则

CPCI 插座一般都是压接器件，布局时需注意器件离插座的间距: Top层保证 3mm 以上 ，Bottom保证 5mm以上 。

5、布线策略

使用等长布线策略，确保总线和控制信号的延迟一致，时钟信号控制在 2450-2500mil ，其他信号 <=2500mil ，避免时序问题。

6、电磁兼容性

使用屏蔽电缆和去耦电容来减少EMI和信号干扰。

7、时序分析

使用仿真工具进行时序分析，确保信号传输的稳定性和正确性。

8、CPCI插座

插座位置要严格按照CPCI 标准规范（3U, 6U）进行。

9、防静电拉手条

保护CPCI系统中的电子元件不受静电放电的影响。

四、CPCI总线的可制造性设计

1、减少PCB组装的制程工序及成本，尽量使零件置于PCB的主焊接面，相同或相似的元件应置于同一列或一排并且极性应指向同一方向。

2、在PCB上按尺寸及数量均匀的分配元件以避免PCBA在回流过程及波峰焊接过程中变形。连接器和插座应置于PCBA的主要焊接面。

3、CPCI的插件引脚一般都是按压方式，设计PCB封装引脚是需注意引脚孔径大小。孔径大了器件会松动，孔径小器件插不下去。

这里推荐一款 可制造性检查的工艺软件 ：华秋DFM，对于CPCI总线位置的PCB可制造性有很大帮助，可以 检查孔径大小，器件组装时是否有干涉，以及检查线宽、线距设计是否符合生产工艺 。还可以提前预防CPCI总线的PCB是否存在可制造性问题。

华秋DFM软件是国内首款免费PCB可制造性和装配分析软件，拥有 500万+元件库 ，可轻松高效完成装配分析。其PCB裸板的分析功能，开发了 19大项，52+细项检查规则 ，PCBA组装的分析功能，开发了 12大项，600+细项检查规则 。

基本可涵盖所有可能发生的制造性问题，能帮助设计工程师在生产前检查出可制造性问题，且能够 满足工程师需要的多种场景 ，将产品研制的迭代次数降到最低，减少成本。

● 华秋DFM软件下载地址（复制到电脑浏览器打开）：

https://dfm.elecfans.com/dl/software/hqdfm.zip?from=zdwz

● 关注【华秋DFM】获取最新可制造性干货合集