串行 RapidIO: 高性能嵌入式互連技術(shù)

發(fā)送時(shí)，邏輯層和傳輸層將組好的包經(jīng)過(guò)CRC編碼后被送到物理層的FIFO中，“8b/10b編碼”模塊將每8bit數據編碼成10bits數據，“并/ 串轉換”模塊將10bits并行數據轉換成串行bits，發(fā)送模塊把數字bit轉換成差分交流耦合信號在信號線(xiàn)上發(fā)送出去。這里的8b/10編碼的主要作用是：

1. 保證信號有足夠的跳變，以便于接收方恢復時(shí)鐘。串行RapidIO沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的時(shí)鐘信號線(xiàn)，接收端靠數據信號的跳變恢復時(shí)鐘。所以需要把信號跳變少的 8bits數據(如全0或全1)編碼成有一定跳變的10bits數據。另外，也使得總體數據中0和1的個(gè)數均衡，以消除直流分量，保證交流耦合特性；
2. 8b/10編碼可擴大符號空間，以承載帶內控制符號。10bits能表示1024個(gè)符號，其中256個(gè)表示有效的8bits數據，剩下的符號中的幾十個(gè)被用作控制符號?？刂品柨杀挥米靼指舴?，響應標志，或用于鏈路初始化，鏈路控制等功能；
3. 8b/10編碼能實(shí)現一定的檢錯功能。1024個(gè)符號中，除了256個(gè)有效數據符號和幾十個(gè)控制符號外，其它符號都是非法的，接收方收到非法符號則表示鏈路傳輸出錯。

接收的過(guò)程則正好相反，首先接收方需要根據數據信號的跳變恢復出時(shí)鐘，用這個(gè)時(shí)鐘采樣串行信號，將串行信號轉換為10bits的并行信號，再按8b/10b編碼規則解碼得到8bits數據，最后做CRC校驗并送上層處理。

數據被正確的接收時(shí)，接收端會(huì )發(fā)送一個(gè)ACK響應包給發(fā)送端；如果數據不正確（CRC錯或非法的10bits符號），則會(huì )送NACK包，要求發(fā)送方重傳。這種重傳糾錯的功能由物理層完成，而物理層功能往往由硬件實(shí)現，所以不需要軟件干預。

串行RapidIO支持的信號速率有三種：1.25GHz，2.5GHz，3.125GHz。但由于8b/10b編碼，其有效數據速率分別為：1Gbps, 2Gbps, 2.5Gbps。 4個(gè)1x端口或一個(gè)4x端口支持的最高速率為10Gbps。
串行RapidIO在無(wú)線(xiàn)基礎設施上的應用

無(wú)線(xiàn)基礎設施如基站、媒體網(wǎng)關(guān)等，是典型的高性能嵌入式通信系統，它們對互連的帶寬、時(shí)延、復雜度、靈活性、可靠性都有非常高的要求。而串行RapidIO正是滿(mǎn)足這些要求的最佳選擇。

以無(wú)線(xiàn)基站為例，在SRIO出現之前，無(wú)線(xiàn)基站的基帶處理的典型框圖如圖7所示。

圖7 傳統無(wú)線(xiàn)基站基帶處理框圖

在傳統的基站中，DSP與ASIC或FPGA之間的互連一般用外部存儲器接口EMIF(External Memory Interface)；DSP之間或DSP與主機之間一般用HPI(Host Port Interface)或PCI互連。它們的主要缺點(diǎn)是：帶寬??；信號線(xiàn)多；主從模式接口，不支持對等傳輸。另外，DSP不能直接進(jìn)行背板傳輸。

使用SRIO（Serial RapidIO）則可有效的解決這些問(wèn)題，大大提高無(wú)線(xiàn)基站的互連性能。圖8顯示了一種無(wú)線(xiàn)基站基帶互連框圖。在這里，SRIO實(shí)現了大部分器件之間的互連，甚至可支持DSP進(jìn)行直接背板傳輸。

圖8 SRIO提高無(wú)線(xiàn)基站互連性能

通過(guò)SRIO交換器件互連可以進(jìn)一步提高基帶處理的靈活性，圖9顯示了一種基帶SRIO交換互連的框圖。這種互連有利于實(shí)現先進(jìn)的基帶處理資源池架構，數據可被送到任何一個(gè)通過(guò)SRIO交換器互連的處理器中，從而達到各個(gè)處理器的負載均衡，更加有效的利用系統的整體處理能力。

圖9 SRIO交換為無(wú)線(xiàn)基站基帶處理提供更大的靈活性

綜上所述，對嵌入式系統尤其是無(wú)線(xiàn)基礎設施，串行RapidIO是最佳的互連技術(shù)。高達10Gbps的帶寬、低時(shí)延和低軟件復雜度滿(mǎn)足了飛速發(fā)展的通信技術(shù)對性能的苛刻需求；串行差分模擬信號技術(shù)滿(mǎn)足了系統對管腳數量的限制，及對背板傳輸的需求；靈活的點(diǎn)對點(diǎn)對等互連、交換互連，和可選的 1.25G/2.5G/3.125G三種速度能滿(mǎn)足多種不同應用的需求。

隨著(zhù)串行RapidIO技術(shù)的發(fā)展成熟，以及越來(lái)越多的廠(chǎng)商的支持，串行RapidIO技術(shù)必將成為高性能嵌入式互連的主流技術(shù)。