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RAPIDIO高速串行协议

简介: <div class="para" style="color: rgb(51, 51, 51); margin: 15px 0px 5px; text-indent: 2em; line-height: 24px; font-family: arial, 宋体, sans-serif; font-size: 14px;">RapidIO是由Motorola和Mercury等公司率先倡导的一种高
RapidIO是由Motorola和Mercury等公司率先倡导的一种高性能、 低引脚数、 基于数据包交换的互连体系结构,是为满足和未来高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互连技术标准。RapidIO主要应用于嵌入式系统内部互连,支持芯片到芯片、板到板间的通讯,可作为嵌入式设备的背板(Backplane)连接。
RapidIO协议由逻辑层、传输层和物理层构成。逻辑层定义了所有协议和包格式。这是对终端进行初始化和完成传送的很有必要的信息。传输层为数据包从一个终端到另一个终端通道的必要信息。物理层描述了设备之间接口协议,例如包传装置,流量控制,电特性及低级错误管理等。Rapid IO分为并行Rapid IO标准和串行Rapid IO标准,串行RapidIO是指物理层采用串行差分模拟信号传输的RapidIO标准。
RapidIO行业协会成立于2000年,其宗旨是为嵌入式系统开发可靠的、 高性能、 基于包交换的互连技术,2001 年正式发表其基本的规范。2003 年10 月,国际标准组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)一致通过了RapidIO互连规范,即ISO/IEC DIS 18372,这使RapidIO(ISO)成为嵌入式互连技术方面得到授权的唯一标准。RapidIO 的规范发布历史如下:
2001年3月,发布RapidIO 1.1规范;
2002年6月,发布RapidIO 1.2规范;
2005年2月,发布RapidIO 1.3规范;
2007年6月,发布RapidIO 2.0规范;
2009年8月,发布RapidIO 2.1规范;
2011年5月,发布RapidIO 2.2规范。
RapidIO 1.x标准支持的信号速率为1.25GHz、2.5GHz和3.125GHz;RapidIO 2.x标准在兼容Rapid IO 1.x标准基础上,增加了支持5GHz和6.25GHz的传输速率 。
RapidIO 已有超过10 年的历史,仍然生机勃勃,它还在继续为开发人员提供高速、先进的通讯技术:可对许多集成电路、板卡、背板及计算机系统供应商提供支持,支持RapidIO 标准的厂商有:Mercury Computer Systems、Freescale Semiconductor、Lucent-Alcatel、PMC-Sierra、Texas Instruments、Tundra Semiconductor、WindRiver、AMCC、Curtiss-Wright Controls、GE Fanuc 等,也就是说世界上几乎所有的嵌入式主流厂商都已经支持RapidIO 技术,显然,RapidIO 势在必行。发展至今,开发人员有100 多种基于RapidIO 的产品可供选择,这些产品涵盖了各种开发工具、嵌入式系统、IP、软件、测试与测量设备及半导体(ASIC、DSP、FPGA)等。

2互联芯片编辑

RapidIO互联主要通过RapidIO交换芯片实现,研制RapidIO交换芯片的厂商主要有Tundra公司、IDT公司和Redswitch公司等。Redswitch公司的产品及应用都较少,Tundra公司后并入IDT公司。IDT公司提供了多种高性能,低功耗的RapidIO交换芯片,介绍几种应用较多的RapidIO芯片:
1) CPS-1848
CPS-1848芯片基于RapidIO 2.1规范,共有48路串行通道,可以灵活配置为12×4,18×2,18×1的端口工作方式,端口数最多可以配置为18个,芯片内部交换带宽达到240Gbps,提供无阻塞的全双工交换能力。高性能的SerDes通道可以实现单路1.25、2.5、3.125、5.0或6.25Gbaud的传输速率。
2 CPS-1432
CPS-1432芯片基于RapidIO 2.1规范,共有32路串行通道,可以灵活配置为8×4,14×2,14×1的端口工作方式,端口数最多可以配置为14个,芯片内部交换带宽达到160Gbps,(同上)
3 CPS-1616
CPS-1616芯片基于RapidIO 2.1规范,共有16路串行通道,可以灵活配置为4×4,8×2,16×1的端口工作方式,端口数最多可以配置为16个,芯片内部交换带宽达到80Gbps,(同上)
4. Tsi578
Tsi578芯片是Tundra公司推出的RapidIO交换产品,后并入IDT公司,该芯片基于RapidIO 1.3规范,共有16路串行通道,可以灵活配置为8×4或16×1的端口工作方式,(同上)2.5或3.125Gbaud的传输速率。

3系统编辑

1.Kontron(控创)AM4100 PowerPC板卡
AM4100是控创电子推出的双核的PowerPC处理器板,采用标准AMC接口,在ATCA或TCA系统中主要应用于协议处理与数据控制。
主要技术指标:
1) Freescale双核MPC8641D处理器
2) 1路RapidIO×1或PCIe×1接口可选配
2.Kontron(控创)AM4101 PowerPC板卡
和AM4100功能类似,AM4101也是控创电子推出的双核的PowerPC处理器板,和AM4100的不同之处主要是AM4101的RapidIO和PCIe接口是分开的,而在AM4100中,RapidIO和PCIe接口是复用的。
主要技术指标:
1) Freescale双核MPC8641D处理器
2) 1路RapidIO×1接口
3) 1路PCIe×1接口
3.Kontron(控创)OM6040 AMC机箱
OM6040是控创电子推出的MicroTCA系统机箱,用于加固的AMC板卡互联,机箱采用标准AMC接口,最多可插入4块AMC板卡。通过一块MCH管理板,可以实现千兆以太网、PCIe和RapidIO的交换功能,其中,RapidIO交换采用IDT公司的交换芯片。
主要技术指标:
1) 4路AMC接口,支持热插拔
2) 背板单星形拓扑结构
3) 支持RapidIO1×交换
4) Linux操作系统
4. CommAgility AMC-2C87W3双DSP+FPGA板卡
CommAgility来自英国,是一家在信号处理领域开发AMC板卡的公司,中国区域的代理为北京博弈泰科科技有限公司。AMC-2C87W3是该公司开发的双DSP+FPGA的处理器板卡,该板卡采用标准AMC接口,交换芯片为IDT Tsi578。主要技术指标如下:
1)双DSP,采用TI TCI6487多核DSP,1.2GHz,每个DSP有两路1×RapidIO接口
2) Xilinx Virtex-5 LX110T-2 FPGA,一路4×RapidIO接口
3)通过AMC接口扩展3路4×RapidIO接口
5. CommAgility AMC-2C6616双DSP+FPGA板卡
AMC-2C6616是CommAgility公司开发的双DSP+FPGA的处理器板卡,该板卡采用标准AMC接口,双DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO交换芯片互联,交换芯片为IDT CPS-1848,RapidIO接口都符合RapidIO2.1规范。主要技术指标如下:
1)双DSP,TI TMS320TCI6616多核DSP,1.2GHz,1 G64位DDR3-1600 SDRAM
2)每个DSP均有一路4×RapidIO V2.1接口与交换芯片互联,数据速率高达20Gbps
3) Xilinx Virtex-6 FPGA,两路4×RapidIO V2.1接口与交换芯片互联,单端口数据速率高达20Gbps
4)通过AMC接口扩展两路4×RapidIO V2.1接口
5)前面板出两路mini-SAS接口,可配置为4×RapidIO V2.1
6. CommAgility AMC-2C6670双DSP+FPGA板卡
AMC-2C6670是CommAgility公司开发的双DSP+FPGA的处理器板卡,该板卡采用标准AMC接口,双DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO 交换芯片互联,交换芯片为IDT CPS-1848,RapidIO接口都符合RapidIO2.1规范。
AMC-3C87F3是CommAgility公司开发的三DSP+FPGA的处理器板卡,该板卡采用标准AMC接口,DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO 交换芯片互联,交换芯片为IDT Tsi578。主要技术指标如下:
1)三DSP,TITMS320TCI6487DSP,1.0GHz,128 MB16位DDR2-667 SDRAM
2)每个DSP有两路1×RapidIO接口
3) Xilinx Virtex-5 LX110T-2 FPGA,一路4×RapidIO接口
4)通过AMC接口扩展3路4×RapidIO接口
8. CommAgility AMC-D4F1-1200四DSP+FPGA板卡
AMC-D4F1-1200是CommAgility公司开发的四DSP+FPGA的处理器板卡,
1)四DSP,TITMS320C6455 DSP,1.2GHz,128 或256MB DDR2-500 SDRAM
2)每个DSP有1路4×RapidIO接口
3) Xilinx Virtex-4 FX100 FPGA,一路4×RapidIO接口
4)通过AMC接口扩展2路4×RapidIO接口
9. CommAgility AMC-V5F FPGA处理板卡
AMC-V5F是CommAgility公司开发的FPGA处理器板卡,该板卡采用标准AMC接口,主处理器为一片Xilinx V5 FPGA,采用RapidIO V1.3接口与RapidIO 交换芯片互联,交换芯片为IDT Tsi578。主要技术指标如下:
1)一片Xilinx Virtex-5FPGA,标准配置为SX95T-2,可选配为LX110T、LX155T或FX100T
2)两片独立的128M16位DDR2-600 SDRAM,128Mbytes FLASH
3)一路4×RapidIO连接至交换芯片,一路4×RapidIO接口连接至前面板,速率高达10Gbps
4)通过AMC接口扩展2路4×RapidIO接口
10. CommAgility AMC-V6 FPGA处理板卡
AMC-V6是CommAgility公司开发的FPGA处理器板卡,该板卡采用标准AMC接口,主处理器为一片Xilinx V6 FPGA,采用RapidIO V2.1接口与RapidIO 交换芯片互联,交换芯片为IDT CPS-1848。主要技术指标如下:
1)一片Xilinx Virtex-6FPGA,标准配置为LX240T-2,可选配为LX550T-2
2)一片128M16位DDR3-1066 SDRAM,一片256M32位DDR3-1066 SDRAM ,128Mbytes FLASH
3)两路4×RapidIO V2.1 接口连接至交换芯片,一路4×RapidIO V2.1接口连接至前面板,速率高达20Gbps
4)通过AMC接口扩展2路4×RapidIO V2.1接口
11 CommAgility AMC-TJ1 AMC载板
AMC-TJ1是CommAgility公司开发的AMC载板,该载板提供两路标准AMC接口,主要技术指标如下:
1)可提供JTAG测试
2)具有端口自绕回功能
3)提供电流监控功能
4)接口丰富,便于测试
12. Silicon Turnkey Express公司相关产品
SRDP2
SRDP2是Silicon Turnkey Express公司开发的S-RIO Gen2开发平台,采用IDT的CPS-1848和SPS-1616芯片,主要技术指标如下:
传输速率:6.25,5,3.125,2.5,1.25Gbaud;协议支持:S-RIO Gen1(V1.3)或S-RIO Gen2(V2.1)
5. RS-1001
制作五谷画Gen2开发环境(交换板)
该开发环境采用IDT公司的RapidIO Gen2产品CPS-1848和CPS-1616,可提供多种形式的SRIO通道
3路AMC B+接口:其中两路AMC接口支持2路4×SRIO通道,一路AMC接口支持3路4×SRIO通道,
2路SFP+接口:每路接口支持1路1×SRIO通道
1路QSFP+接口:1路4×SRIO通道
2路Infiniband/CX-4接口:每路接口支持1路4×SRIO通道
1路SMA接口阵列:1路4×SRIO通道

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