基于SRIO协议的板级芯片互联技术

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1、基于SRIO协议的板级芯片互联技术引言软硬件结合构建宽带互联并行处理的数据处理系统是实现高速实时数据处理的有效方案。基于这样的方案设计理念，采用多DSP、多FPGA通过SRI0互联來实现一个高速互联的计算网络，数据可以在DSPZ间及DSP与FPGAZ间高速传输。这样的互联计算网络在数据交互、任务切换、算法分解、计算负载均衡等方而具有较强的适应性、可扩展性。本文介绍了这种基于SRIO互联技术的高速实时数据处理硬件平台，并在该平台上研究了多DSPZ间、DSP与FPGAZ间的SRIO通信技术。1SRIO标准RapidI/0是

2、而向嵌入式系统开发提出的高可靠、高性能、基丁-包交换的新一代高速互联技术，已于2004年被国际标准化组织(ISO)和国际电工协会(IEC)批准为ISO/IECDIS18372标准。SRIO则是面向串行背板、DSP和相关串行数据平面连接应用的串行RapidlO接口。串行RapidlO包含一个3层结构的协议，即物理层、传输层、逻辑层。物理层定义电气特性、链路控制、低级错误管理；传输层定义包交换、路由和寻址机制；逻辑层定义总体协议和包格式。可以实现最低引脚数量，采用DMA传输，支持复杂的可扩展拓扑，多点传输；可选的1.25G

3、bps.2.5Gbps.3.125Gbps三种速度能满足不同应用需求，是未来十儿年中嵌入式系统互联的最佳选择Z—。2基于C6455高速SRIO接口的互联系统2.1C6455的SRIO端口TMS320C6455(简称C6455)是徳州仪器仃D公司新推出的-•款DSP产品，可实现更高性能，粹简代码，更多片上〃储器及超高带宽的集成外设。其中最为引人崛忖的是第一次实现了用于处理器间通信的SRIO总线,C6455上的SRIO端口是面向嵌入式领域推出的具有高数率,很少引脚的互联方案,并口RapidI/O的数据传输完全是由硬件实现的

4、，不需要处理器参与，因此这样可以实现一个高效板级同构互联多处理器系统.C6455的SRIO端口一对收发差分信号对构成一个全双工的port(端口),可以工作在1.25Gbps、2.5Gbps、3.125Gbps的波特率。2.2基于SRIO的多C6455互联结构06455的SRIO端口可以与SRIO交换器件实现互联，也可以在C6455Z间通过连接差分信号來实现。如图1和图2所示的1x模式和4x模式互联关系,在1x模式中,器件的任何一对发收信号可以与另一个器件的收发信号相互连接组成独立的1X模式工作。如果两个C6455间采用

5、四对全连接方式,则可实现1个4x工作模式或者是4个独立的1xT作模式。1C6455SRIO1X与2C6455SRIO4X与匕刁1x的连接4x的连接多DSP及FPGA的并行处理系统主要由4个C6455处理器和4个Virtex5LX50T构成，系统结构如图3所示。DSP与DSPZ间的互联采用图1所示的连接方式來实现全连通的SRIO网络，实现所有DSP之间的1路1x通道，各个通道上的控制、传输独立并行工作。通过SRI0互联网络，任何一个DSPC6455都可以访问网络上其他DSPC6455资源，实现网络上的所有设备资源共享。而

6、且这样的全连通结构又可以根据不同任务处理的特点，灵活地配置成菊花链串行流水线、一主多从的星形等拓扑结构，在不同数据处理应用中具有高度可动态觅构性。3数据处理系统互联网络2.3C6455的SR10传输控制结构C6455的SRI0包有directI/0包、DOORBELL包、Message包以及Maintenance包等等。其中放巫要的是直接I/0包和DOORBELL包的传输控制，它的传输控制模块分成LSU（Load/StoreUnit）控制单元和MAU（Memo-ryAccessUnit）控制单元。LSU用于实现Dire

7、ctI/0包、DOORBELL包的发送，MAU则负责DirectI/0包的接收。具体的传输控制结构框图如图4所示。DSP的DMA总线1.LSU发送直接I/O包MaintenanceMAU接收直接I/O包TXUMessagingRXUMessaging1逻辑层缓存接口TX缓冲区

8、事务处理映射I物理层缓存接口PORTOPORT1PORT2PORT3SRIO传输控制结构框所有直接I/0包和DOORBELL包的发送都由LSU模块执行。肖接I/0包内包含了数据本地DSP地址、目标设备ID及数据在日标SRIO设备上需耍保存或读取的

9、地址，DSP通过配豐总线对发送端II配置一系列MMRs作为传输描述符，在包传输之前皎件自动把它们加在包头。启动SRIO传输后数据口动实现DSP内部存储空间（L2SRAM）到SRIO发送端口缓冲区的DMA数据传输，处理器参与的仅仅是配置过程，而真正的数据搬移过程全由DMA完成，并且包信息中包含了接收端口的ID及地址信息，数据在接收端