串行 RapidIO: 高性能嵌入式互連技術
RapidIO網絡主要由兩種器件,終端器件(End Point)和交換器件(Switch)組成。終端器件是數據包的源或目的地,不同的終端器件以器件ID來區分。RapidIO支持8 bits 或 16 bits器件ID,因此一個RapidIO網絡最多可容納256或65536個終端器件。與以太網類似,RapidIO也支持廣播或組播,每個終端器件除了獨有的器件ID外,還可配置廣播或組播ID。交換器件根據包的目地器件ID進行包的轉發,交換器件本身沒有器件ID。
RapidIO的互連拓撲結構非常靈活,除了通過交換器件外,兩個終端器件也可直接互連。以德州儀器(TI)的TMS320C6455 DSP為例,它有4個3.125G的SRIO口,它可支持的拓撲結構如圖4所示。

圖4 RapidIO支持靈活多樣的拓撲結構
物理層協議
RapidIO 1.x 協議定義了以下兩種物理層接口標準:
1. 8/16 并行LVDS協議
2. 1x/4x 串行協議 (SRIO)
并行RapidIO由于信號線較多(40~76)難以得到廣泛的應用,而1x/4x串行RapidIO僅4或16個信號線,逐漸成為主流,所以本文僅介紹串行RapidIO。
串行RapidIO基于現在已廣泛用于背板互連的SerDes(Serialize Deserialize)技術,它采用差分交流耦合信號。差分交流耦合信號具有抗干擾強、速率高、傳輸距離較遠等優點。差分交流耦合信號的質量不是由傳統的時序參數來衡量,而是通過眼圖來衡量,眼圖中的“眼睛”張得越開則信號質量越好。圖5是一個典型的串行RapidIO信號的眼圖。

圖5 串行RapidIO信號眼圖
差分信號的強弱由一對信號線的電壓差值表示,串行RapidIO協議規定信號峰-峰值的范圍是200mV-2000mV。信號幅度越大,則傳輸距離越遠,RapidIO協議按信號傳輸距離定義兩種傳輸指標:
1. 短距離傳輸(Short Run),=50厘米,主要用于板內互連,推薦的發送端信號峰-峰值為500mV-1000mV
2. 長距離傳輸(Long Run),>50厘米,主要用于板間或背板互連,推薦的發送端信號峰-峰值為800mV-1600mV
為了支持全雙工傳輸,串行RapidIO收發信號是獨立的,所以每一個串行RapidIO口由4根信號線組成。標準的1x/4x 串行RapidIO接口,支持四個口,共16根信號線。這四個口可被用作獨立的接口傳輸不同的數據;也可合并在一起當作一個接口使用,以提高單一接口的吞吐量。
德州儀器TMS320C6455 DSP上集成了標準的1x/4x串行RapidIO接口,如圖6所示。

圖6德州儀器TMS320C6455 DSP 1x/4x 串行RapidIO接口框圖
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