说明：ANSI/VITA 57.1-2008标准对FMC规范做了详细的规定，包括对FMC的特性、尺寸、FMC载板、FMC连接器管脚分配以及电气要求等都有详细的要求。本文及后续博客对该标准进行详细的翻译和分析，根据项目实际FMC相关产品做一些实例分析。以供使用FPGA夹层卡的朋友提供参考。

概述

FPGA 夹层卡 (简称FMC) 标准由包括 FPGA 厂商和最终用户在内的公司联盟开发，属于 ANSI 标准，旨在为基础板（载卡）上的 FPGA 提供标准的夹层卡尺寸、连接器和模块接口。I/O 接口与 FPGA 分离，不仅简化了 I/O 接口模块设计，同时还能最大化载卡的重复使用率。FMC夹层卡的优点如下：

数据吞吐量：支持高达 10 Gb/s 的信号传输速率，夹层卡和载卡之间潜在总带宽达 40 Gb/s。 时延：消除了协议开销，避免了时延问题，确保确定性数据交付。 简化设计：无需了解 PCI、PCI Express® 或 Serial RapidIO 等协议标准的专业技术。 系统开销：通过简化系统设计降低了功耗，缩短了工程设计时间，并缩减了IP 核及材料成本。 设计重复使用：不管是采用定制的内部板设计还是商用成品 (COTS) 夹层卡或载卡，FMC 标准有助于将现有的 FPGA / 载卡设计重新用到新的 I/O 上，而这只需更换 FMC 模块并对 FPGA 设计略作调整即可。

1. FMC介绍

近些年来，系统中需求更多的不同类型的前面板IO功能。典型的，这些前面板IO功能被固定在3U或者6U形状卡或者和PMC或者XMC模块配合使用。

以前，3U或6U板卡使用固定的特殊功能的前面板IO设计，改变前面板IO功能，必须替换3U或者6U板卡。

PMC和XMC模块为3U或者6U形状卡提供可配置的前面板IO，但是PMC和XMC模块占用3U和6U载板更多的面积。

该文档提供一种新的IO夹层模块。它提供到3U和6U形状卡的连接，但不限于次尺寸。它占用的载板面积小于PMC和XMC模块。通常用来提供一种到FPGA器件的连接或者其他可配置的IO连接。

1.1 该标准的定义目标：

IO夹层模块，支持载板包括：VME/VPX/VPX/REDI/CPCI/CPCIe/ATCA/AMC/PCI/PCEe/PXI/PXIe载板；

高速IO连接：支持最大IO速率到10Gb/s；支持单端和差分信号2Gb/s；拥有大量可用IO；

高速IO电气连接器：支持宽范围信号标准；系统可配置IO功能；紧密结合FPGA；

IO夹层卡机械属性：最小尺寸；可伸缩高、低性能应用；传导和加固支持。

1.2 FMC概述

FMC标准面向应用范围，环境和市场描述了一个多功能的模块。该说明定义了一个商业级版本，可以扩展到加固传导级应用。

该标准双宽模块可以用用到附加宽度的载板，要求更大的前面板空间或者更大的PCB面积。

FPGA提供高管脚数量，可以操作在多Gb/s速率。最新的连接器技术被应用，以保持夹层模块I/O和FPGA载板高性能连接。

FMC夹层模块在定义时，没有使用固定的协议接口，尽量减小系统支持，并且支持灵活的管脚位置分配。

1.3 标准术语

FMC标准定义了一些专用术语，用来标识技术描述的关注程度，以保持各个厂家FMC夹层卡的最大兼容。

规则<章节>.<序号>： 所有的“”规则“”都必须遵守，以保持子卡和背板的兼容设计； 推荐<章节><序号>： 强力建议设计者遵守"推荐"的内容，该推荐能够帮助设计者避免设计性能下降或者其他问题。这些推荐内容是基于设计经验规定的，目标是让开发者迅速的上手。 建议<章节><序号>： “建议”对开发者不是关键的，但会帮助做一些设计设计决定，避免设计中的困难。 允许<章节><序号>： “允许”使读者确信某些方法是可以接受的并且不会引起问题出现。 评论<章节><序号>： “评论”不提供任何明确的建议。它们通常来用来说明某些规则的影响，在某些项目需要注意，用来解释某些规则背后的原因。

1.4 FMC释义

FMC: FMC夹层卡 Board: 电路板 CCA: 电路板安装 Carrier Card: 载板 FMC Mezzanine Module: FPGA夹层卡 FMC-RM: 建议传导冷却的FMC IO夹层卡 FCM-CM: 商业级FMC IO夹层卡 FMC-RC: 建议传导冷却的 FMC载板 FMC-CC: 商业级FMC IO载板 Air cooled: 空气冷却 Conduction cooled: 传导冷却 Thermal Interface: 散热面 HPC: 高管脚连接器 LPC: 低管脚连接器

1.5 参考文献

略

1.6 尺寸

标准中所有的CAD尺寸图均采用mm为单位。

2. FMC兼容

2.1 FMC夹层卡最小特性

规则2.1： 为了标签夹层模块兼容FMC，IO夹层模块应该符合该标准所有恰当的要求。 规则2.2： 提供IO夹层模块机械约束。 规则2.3： 如果参考文献或者说明和此标准冲突，优先考虑此标准。

2.2 FMC载板最小特性

规则2.4： 为了标签夹层模块兼容FMC，载板应该符合该标准所有恰当的要求。 规则2.5： 最少提供一个FMC插槽，至少支持LPC接口。 规则2.6： 提供载板机械约束。 规则2.7： 如果参考文献或者说明和此标准冲突，优先考虑此标准。

下一篇博文我们将介绍FMC夹层卡模块相关的内容，包括：夹层卡尺寸、连接器、夹层卡散热及夹层卡面板问题。