本文比较RapidIO和传统互连技术的优点;介绍RapidIO协议架构,包格式,互连拓扑结构以及串行RapidIO物理层规范。介绍串行RapidIO在无线基础设施方面的应用。
RapidIO 与传统嵌入互连方式的比较
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接口管脚多,硬件设计困难。常见的DDR2接口有70~80个管脚; -
只能用于板内互连,无法用于板间互连; -
不是点对点的对等互连,DSP始终是主设备,其它器件只能做从设备。
- 不支持硬件纠错,软件协议栈开销较大;
- 打包效率低,有效传输带宽因此而减小;
- 只支持消息传输模式,不支持对对端设备的直接存储器访问(DMA, Direct Memory Access)。
- 针对嵌入式系统机框内高速互连应用而设计。
- 简化协议及流控机制,限制软件复杂度,使得纠错重传机制乃至整个协议栈易于用硬件实现。
- 提高打包效率,减小传输时延。
- 减少管脚,降低成本。
- 简化交换芯片的实现,避免交换芯片中的包类型解析。
- 分层协议结构,支持多种传输模式,支持多种物理层技术,灵活且易于扩展。
表1总结比较了的三种带宽能达到10Gbps的互连技术:以太网,PCI Express和串行RapidIO,从中可以看出串行RapidIO是最适合高性能嵌入式系统互连的技术。
表1 10G级互连技术比较
串行RapidIO协议
- 2001年初,最初的标准被发布
- 2002年6月,1.2版标准发布
- 2005年6月,1.3版标注发布
RapidIO协议结构及包格式
逻辑层协议
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NWRITE: 写操作,不要求接收端响应。 -
NWRITE_R: 带响应的NWRITE(NWRITE with Response),要求接收端响应。 -
SWRITE:流写(Stream Write),数据长度必须是8字节的整数倍,不要求接收端响应。 -
NREAD: 读操作。
传输层协议
物理层协议
- 8/16 并行LVDS协议
- 1x/4x 串行协议 (SRIO)
- 短距离传输(Short Run),<=50厘米,主要用于板内互连,推荐的发送端信号峰-峰值为500mV-1000mV
- 长距离传输(Long Run),>50厘米,主要用于板间或背板互连,推荐的发送端信号峰-峰值为800mV-1600mV
- 保证信号有足够的跳变,以便于接收方恢复时钟。串行RapidIO没有专门的时钟信号线,接收端靠数据信号的跳变恢复时钟。所以需要把信号跳变少的8bits数据(如全0或全1)编码成有一定跳变的10bits数据。另外,也使得总体数据中0和1的个数均衡,以消除直流分量,保证交流耦合特性;
- 8b/10编码可扩大符号空间,以承载带内控制符号。10bits能表示1024个符号,其中256个表示有效的8bits数据,剩下的符号中的几十个被用作控制符号。控制符号可被用作包分隔符,响应标志,或用于链路初始化,链路控制等功能;
- 8b/10编码能实现一定的检错功能。1024个符号中,除了256个有效数据符号和几十个控制符号外,其它符号都是非法的,接收方收到非法符号则表示链路传输出错。
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