Calculateur de mission VPX/3U

Enjeu

Remplacer un calculateur VME d’ancienne génération, composé d’une dizaine de cartes 6U (SBC Quad-Core+ switch ethernet+ I/O XMC), au format ATR par un châssis beaucoup plus petit, de puissance supérieure et moins cher (SWaP-C). Il sera cette fois embarqué dans un véhicule autonome (AUV Search & Rescue, inspection en 3D de fonds sous-marin, système anticollisions…) ayant la mission de faire du traitement du signal en temps réel sur tous les capteurs

sous-marin

La solution ECRIN Systems

ECRIN Systems a proposé une solution très compacte à base de cartes VPX-3U.
Le nombre de cartes a été réduit drastiquement avec :
  • 2 cartes Intel Broadwell-DE 8-Core (architecture server Xeon-D) remplaçant 4x SBC 6U
  • 1 carte Xilinx UltraScale FPGA pour le traitement de signal Radar/Sonar en front-end
  • 1 carte Nvidia Maxwell GPU utilisée pour les captures vidéo et le traitement intensif en temps réel

Plus besoin de switch Ethernet car il y a assez de liens par CPU pour les relier entre elles directement.

 

Châssis refroidi par conduction                 Carte XEON-D VPX-3U

Architecture interne du système

Caractéristiques

Le calculateur temps réel est refroidi par conduction via une plaque froide à 40°C embarquée dans l’AUV

  • Chaque carte Xeon D-1539 offre la puissance d’un serveur 8-cœurs pour un TDP de seulement 35W, avec 16GB DDR4, 64GB SLC SSD, 1x PCIe Gen 3 16x connecté à la carte GPGPU, 2 ports 10G-KR…
  • Une carte NVIDIA Maxwell GM107 intégrant 4 entrées Frame Grabber eXtreme (FGX) et 4 sorties 3G-SDI avec une puissance embarquée de 1.2 TFLOPS
  • Une carte Xilinx Kintex UltraScale XCKU115 qui offre 5520 slices DSP
    • L’interconnexion avec la CPU se fait via le protocole PCIe 8X en Gen 3 (déjà intégré dans le FPGA)
    • La carte porte un FMC (VITA 57) avec 4 ADC 12-bit @1 GSPS avec Trig In/Out
  • Pour le lien entre CPU nous avons préconisé le protocole 10GBase-KR, plus simple pour l’échange de données
  • Pour le lien avec les cartes périphériques, nous avons proposé le protocole PCIe plus simple pour la gestion de cartes périphériques

Particularités

Pour cette application SWaP-C, ECRIN Systems a développé :

  • Le fond de panier VPX-3U
  • L’alimentation COTS intégrée est au format 3U 4TE, DC/DC, conduction cooled, compliant VITA 62 : up to 21A for +12V, 50A for +3.3V, 40A for +5V
  • Une carte de filtrage intégrant une réserve capacitive maximum de 20ms (re-use)
  • Le PCB d’interfaçage connectique avec l’extérieur
  • Les Qualifications environnementales ont été réalisées selon la norme MIL-STD-461E pour la partie CEM et MIL-STD-810 pour les EQT température, humidité et mécanique