高速串行总线RapidlO与PCIExpress协议的介绍及其分析比较-微机接口论文

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1、高速串行总线RapidlO与PCIExpress协议的介绍及其分析比较摘要：随着新一代嵌入式系统对数据传输能力要求的提高，高速小行总线有着越来越广泛的应丿U，RapidlO和PCIExpress（亦称PCIe）是常见的选择。通过对这两种协议在整体工作机制及英特点、分层模型、拓扑结构、服务质量等方面的分析比较，为嵌入式系统设计小高速串行总线的选择提供参考。关键词：高速串行总线；RapidlO；PCI-E；服务质虽；错误管理引言随着嵌入式系统的不断发展，对高性能的要求不断强化，更先进的处理器架构和高速缓存的出现，使处理器的性能得到很人提高，但是，处理器总线频率的增长速度

2、相对于处理器的发展相差很人。处理器速率的增加虽然可以提升系统的数据处理速度，但是却无助于提升处理器与其他芯片或部件的通讯速度，从而成为嵌入式系统性能提高的新的瓶颈。在这种情况下，高速串行总线成为解决问题、提高系统性能的选择。而在高速串行总线中有代表意义的两种总线协议就是RapidlO和PCIExpressoRapidlO技术最初是MercuryComputing公司为下一代高速嵌入式处理的前端总线开发的用结构，目前由Rapid!0行业协会监管。Rapidl0针对嵌入式系统设备的应用设计，被定义为嵌入式系统芯片到芯片、板到板、机架到机架的高性能互连技术。PCIExpr

3、ess（亦称PCIe）是由Intel公司所开发。PCIExpress町以看作是对外部设备互联PCI总线的改进，以取代PCI以捉供更高带宽的最新I/0界面。PCIExpress关注向后兼容性，其重要的特点是完全兼容PCI,能够在不改动驱动程序和BIOS的情况下复用现有的设计和芯片。二者都是在嵌入式系统设计中普遍应用的髙速串行总线标准。因此，对二者进行详细的分析比较，充分理解和掌握-其各自的优缺点，能够为我们在嵌入式系统设计中的高速串行总线的选择提供参考，也能够为高速串行总线的设计提供基础。正文1串行RapidlO:串行RapidlO针对高性能嵌入式系统芯片间和板间互连

4、而设计，它将是未來十儿年中嵌入式系统互连的最佳选择。l.lRapidlO与传统嵌入互连方式的比较随着高性能嵌入式系统的不断发展，芯片间及板间互连对带宽、成本、灵活性及可靠性的耍求越来越高，传统的互连方式，如处理器总线、PCI总线和以太网，都难以满足新的需求。处理器总线主耍用作外部存储器接口，如徳州仪器（Tl）C6000系列DSP的外部存储器接口，可支持外接同步SDRAM、SBSRAM及FIFO,也可支持异步SRAM、FLASH等。外部存储器接口也可用作与板内FPGA或ASIC芯片互连，这种情况下，FPGA或ASIC模拟一个DSP支持的存储器接n,DSP则把FPGA或

5、ASIC当作存储器来访问。这类同步接口带宽可达lOGbps,如德州仪器TMS320C6455DSP的DDR2接口最大带宽为17.066Gbps,SBSRAM接口最大带宽为8.533GbPSo然而，这种接口也存在一些局限性：1.接口管脚多，硬件设计困难。常见的DDR2接口冇70〜80个管脚；2.只能用于板内互连，无法用于板间互连；3.不是点对点的对等互连，DSP始终是主设备，其它器件只能做从设备。PCI是广泛用于计算机内器件互连的技术。传统PCI技术也采样类似于上述存储器接口的并行总线方式,如TMS320C6455DSP的PCI接口,有32bits数据总线,最高时钟速

6、度为66MHz,共有42个管脚。最新的串行PCIExpress技术采用与串行RapidlO(SRIO,SerialRapidlO)类似的物理层传输技术，便得带宽达到lOGbps左右。但由于其主耍的应用仍是计算机，而□为了兼容传统PCI技术，使得它在嵌入式设备方面的应用具有一定的局限性，如不支持点对点对等通信等。众所周知，以太网是使用最广泛的局域网互连技术，它也被扩展应用到嵌入式设备互连，但它的局限性也是显而易见的：1.不支持硬件纠错，软件协议栈开销较大；2.打包效率低，有效传输带宽因此而减小；3.只支持消息传输模式，不支持对对端设备的直接存储器访问(DMA,Dire

7、ctMemoryAccess)□针对嵌入式系统的需求以及传统互连方式的局限性，RapidlO标准按如下冃标被制定：1.针对嵌入式系统机框内高速互连应用而设计。2.简化协议及流控机制，限制软件复杂度，使得纠错重传机制乃至整个协议栈易于用硬件实现。3.提高打包效率，减小传输时延。4.减少管脚，降低成本。5.简化交换芯片的实现，避免交换芯片中的包类型解析。6.分层协议结构，支持多种传输模式，支持多种物理层技术，灵活且易于扩展。图1展示了RapidlO互连在嵌入式系统中的应用。RapidlORapidlORapidlORspidlO交IM伽冋0RspidlOKRspid