spi-4.2接口协议分析

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1、SPI-4.2协议分析一．SPI-4.2协议简介：SPI-4.2协议的全称为SystemPacketInterface，可译为“系统包接口”。该协议由OIF（OpticalInternetwokingForum）创建，用于规定10Gbps聚合带宽应用下的物理层（PHY）和链路层（Link）之间的数据抱传输协议，支持多通道的包或信元传输。适用于OC-192，ATM，POS以及10G以太网。1．系统模型：SPI-4.2系统参考模型如图1所示，我们把从链路层到物理层的数据方向，称为“发送”方向；而从物理层到链路层的数据方向，称为“接收”方向。在两个方向上，都存在数据流控

2、制（流控）机制，流控数据传输方向和数据传输方向相反，把接收端的状态信息实时地反映到发射端，用来调节控制发射端的数据传输。图1.SPI-4.2系统参考模型图在发送与接收方向，FIFO信息（流控数据）都是和相应得数据通路之间分开独立发送的，我们称之为带外传输。状态信息的带外传输使得发送和接收接口相互独立，这就使得SPI4.2接口不仅适合于双向传输的链路层器件，也适合于单向传输的应用。另外，数据包的地址、描述信息（包括包结束、包开始信息等）、差错控制编码都是和数据一起，进行带内传输。SPI-4.2支持多通道（Port）传输。一个通道，是指接收或发送方向上，相互传输数据的

3、一对关联的实体。如果有很多对关联的实体（即很多个通道）-28-，都在同时传输数据，它们可复用SPI总线。最多可支持256个通道（由流控数据内的地址位[11:4]确定）。例如OC-192的192个STS-1通道，快速以太网中的100个通道等，各个通道的数据都可以相互独立地复用在SPI总线上传输。2．协议特点：A．点对点互连（PHY与LINK之间）；B．支持最大256个通道；C．数据链路宽度为16位，LVDS差分I/O接口；线上最小数据速率为622Mbps；D．数据链路内部携带地址、起始标志和验证码等；E．使用源同步时钟，双沿采样，最小时钟频率为311MHz；F．流控

4、端口宽度为2位，LVDS或LVTTL端口，同样是使用源同步时钟；G．接收模块和发射模块都有FIFO队列，用于缓存数据，队列长度由设计确定；H．接收模块和发射模块FIFO状态信息相互独立，并附带DIP-2校验码，提高传输可靠性。另外，SPI4.2接口的突发数据（Burst）可以按规定的最大长度、最小长度或固定长度进行传输，除非在数据末尾有EOP（EndOfPacket）标志以外，突发数据的长度都必须是16Byte的倍数。每一次传输的附带信息（端口地址，起止标志，差错控制）以16bit的控制字（PC=PayloadControl）发送。图2显示了数据包（Packet）

5、和ATM信元两个数据通道复用到SPI总线上的数据流的示例图，从中我们可以看到不同通道的数据负载和控制字交替传输的情况。图2.数据包映射图3．接口信号：SPI-4.2的接口信号如图3所示，包含发送数据总线接口（TDCLK，TDAT[15:0]，TCTL）和接收数据总线接口（RDCLK，RDAT[15：0]，RCTL）。发送FIFO状态总线接口（TSCLK，TSTAT[1：0]），接收FIFO状态总线接口（RSCLK，RSTAT[1：0]）。接收和发送两个方向完全类似。每个方向的信号线都包括数据总线和状态总线。以接收方向为例，数据总线包括RDAT，RDCLK和RCTL

6、，其中RDAT为16比特的数据线，RDCLK为与RDAT、RCTL的同步的源同步时钟，RCTL为控制信号线。RDCLK-28-为双沿采样的时钟，在上升沿和下降沿RDAT和RCTL分别表示不同的数据。当RCTL为1时，表示RDAT上的当前传输的是控制字；当RCTL为0时，表示当前传输的是实际所需数据。状态总线为RSTAT和RSCLK，其中RSCLK为源同步时钟，对RSTAT进行采样；RSTAT为2比特的状态线，用于传输接收方向的目标FIFO的状态，主要用于流控（flowcontrol）。图3.接口信号图数据总线（包括R/TDCLK、R/TDAT、R/TCTL）只能使

7、用LVDS电平标准；状态总线（包括R/TSCLK、R/TSTAT）可以使用LVTTL电平标准，也可使用LVDS电平标准。当使用LVTTL电平标准时，时钟频率不超过数据总线的1/4（通常取1/4或1/8）；当使用LVDS电平标准时，最大时钟频率可以和数据总线频率一致。接口的信号列表见表1。表1接口信号列表信号方向描述TDCLKLink—〉PHY发送数据采样同步时钟双沿采样、驱动TDAT和TCTLTDAT[15:0]Link—〉PHY发送数据传输从Link到PHY的载荷数据和带内控制字。TCTLLink—〉PHY1：TDAT[15:0]上为控制字0：TDAT[15:0

8、]上为数据