多核DSP系統(tǒng)高速傳輸核心的IP設(shè)計(jì)

由于RapidIO的一個(gè)數(shù)據(jù)幀是以272字節(jié)封裝的，并且在數(shù)據(jù)幀的第80個(gè)字節(jié)處插入了一個(gè)CRC校驗(yàn)序列，這樣就增加了判斷的難度。當(dāng)接收機(jī)開始接收數(shù)據(jù)幀內(nèi)嵌入的第一個(gè)CRC校驗(yàn)序列時(shí)，通過接收狀態(tài)機(jī)進(jìn)行判斷：當(dāng)接收到的第一個(gè)CRC校驗(yàn)序列和接收狀態(tài)機(jī)本地產(chǎn)生的CRC一樣時(shí)，A口的地址計(jì)數(shù)電路繼續(xù)計(jì)數(shù)；當(dāng)接收到的第一個(gè)CRC校驗(yàn)序列和接收狀態(tài)機(jī)本地產(chǎn)生的CRC不一樣時(shí)，說明前面接收到的數(shù)據(jù)是無效的，此時(shí)地址計(jì)數(shù)電路停止計(jì)數(shù)，并且地址指示變量減去20。
當(dāng)接收完一個(gè)數(shù)據(jù)幀內(nèi)的所有有效數(shù)據(jù)時(shí)(不包括數(shù)據(jù)幀末尾的CRC校驗(yàn)碼)，地址計(jì)數(shù)電路停止計(jì)數(shù)，同時(shí)在接收狀態(tài)機(jī)內(nèi)進(jìn)行判斷：當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)幀末尾的CRC校驗(yàn)序列和接收狀態(tài)機(jī)本地產(chǎn)生的CRC校驗(yàn)序列一致時(shí)，地址指示變量的值不變；當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)幀末尾的CRC校驗(yàn)序列和接收狀態(tài)機(jī)本地產(chǎn)生的CRC校驗(yàn)序列不一致時(shí)，地址指示變量減63(標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀內(nèi)的有效數(shù)據(jù)是64個(gè)字)。通過這樣的方法在由這個(gè)雙口SRAM構(gòu)造的接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)保存了一個(gè)完整有效的數(shù)據(jù)幀。
3．2 發(fā)送／接收狀態(tài)機(jī)
發(fā)送狀態(tài)機(jī)和接收狀態(tài)機(jī)模塊包含了RapidIO協(xié)議的差錯(cuò)控制和流量控制的功能。差錯(cuò)控制功能主要是通過使用CRC校驗(yàn)機(jī)制和定時(shí)器機(jī)制來完成的。發(fā)送狀態(tài)機(jī)和接收狀態(tài)機(jī)是通過相互交換內(nèi)部信息來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制的，如圖6所示。

3．2．1 發(fā)送狀態(tài)機(jī)模塊設(shè)計(jì)
如圖6所示，來自處理器接口的原始數(shù)據(jù)依次傳送到RapidIO的邏輯層和物理層時(shí)，在數(shù)據(jù)的頭部封裝了地址、序號和長度等頭部信息，同時(shí)發(fā)送狀態(tài)機(jī)得到每個(gè)數(shù)據(jù)的CRC碼；當(dāng)數(shù)據(jù)大于80個(gè)字節(jié)時(shí)，在第80個(gè)字節(jié)的后面插入1個(gè)CRC碼，然后在該數(shù)據(jù)幀的尾部插入1個(gè)CRC碼，這樣就將一個(gè)原始的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成了1個(gè)RapidIO數(shù)據(jù)幀，然后將這個(gè)封裝的數(shù)據(jù)幀傳到串行化數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行發(fā)送。
如果數(shù)據(jù)幀被對方節(jié)點(diǎn)正確的接收，則發(fā)送端口可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)幀被對方拒絕接收，則停止數(shù)據(jù)的繼續(xù)發(fā)送，并且接收端口和發(fā)送端口通過同步控制幀重新進(jìn)行端口同步，當(dāng)這種同步重新建立后發(fā)送端口才可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)；在發(fā)送狀態(tài)機(jī)模塊中采用了滑動(dòng)窗口技術(shù)，一方面可大大提高數(shù)據(jù)的吞吐量；另一方面可以盡量避免由于接收方緩沖區(qū)資源不足而導(dǎo)致的多次發(fā)送失敗。
3．2．2 接收狀態(tài)機(jī)模塊設(shè)計(jì)
當(dāng)接收到數(shù)據(jù)幀后，對接收到的數(shù)據(jù)幀通過CRC校驗(yàn)機(jī)制進(jìn)行錯(cuò)誤檢查，同時(shí)得到幀的序號和設(shè)備號等信息，并且將數(shù)據(jù)幀的接收狀態(tài)通知本地發(fā)送端口，由本地發(fā)送端口根據(jù)接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)作出判斷，然后向?qū)Ψ焦?jié)點(diǎn)設(shè)備發(fā)送響應(yīng)幀信號。
當(dāng)接收狀態(tài)機(jī)接收到一個(gè)完整的消息后，則由接收狀態(tài)機(jī)向本地處理器接口發(fā)出中斷信號，通知處理器將接收緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)取出；當(dāng)接收狀態(tài)機(jī)接收到控制幀后，根據(jù)控制幀的類型作出判斷，如果是錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的響應(yīng)幀，則本地發(fā)送端口和接收端口同時(shí)處于停止發(fā)送和接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，并且通知本地發(fā)送端口發(fā)送link請求幀和link相應(yīng)幀，使得接收和發(fā)送鏈路重新建立連接；如果是用于鏈路控制的控制幀，則本地發(fā)送端口根據(jù)接收到的控制幀類型向相鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的響應(yīng)控制幀。
3．3 時(shí)鐘信號設(shè)計(jì)
RapidIO協(xié)議規(guī)定使用雙數(shù)據(jù)時(shí)鐘發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
在專用電路內(nèi)的時(shí)鐘布局分為發(fā)送時(shí)鐘模塊和接收時(shí)鐘模塊兩大子模塊。對時(shí)鐘的分頻和倍頻是通過專用集成電路內(nèi)的數(shù)字時(shí)鐘管理器DCM完成的。來自處理器的輸出時(shí)鐘要驅(qū)動(dòng)專用電路芯片和其他外設(shè)，所以在專用電路的內(nèi)部加入PLL，保證輸出時(shí)鐘能提供足夠的時(shí)鐘頻率、驅(qū)動(dòng)能力和較陡的時(shí)鐘邊沿。時(shí)鐘資源在專用電路內(nèi)的布局如圖7所示。

發(fā)送時(shí)鐘模塊的主要功能包括：
①使用DCM的相移功能，提供RapidIO發(fā)送數(shù)據(jù)合適的采樣時(shí)鐘相位，包括從發(fā)送緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)提取出來，以及在發(fā)送數(shù)據(jù)前提供的較好的冗余時(shí)鐘相位，保證時(shí)鐘能正確地采集發(fā)送的數(shù)據(jù)和幀同步信號。
②在進(jìn)行數(shù)據(jù)串行化的時(shí)候，通過DCM的倍頻功能將上層模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送變成雙數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，即時(shí)鐘的上沿和下沿同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。
③通過差分引腳將LVTTL發(fā)送時(shí)鐘變?yōu)長VDS差分時(shí)鐘進(jìn)行發(fā)送。
接收時(shí)鐘模塊中的主要功能包括：
①接收到的差分LVDS時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為LVTTL時(shí)鐘。
②對接收到的時(shí)鐘信號通過DCM對其進(jìn)行分頻，以便能夠正確地將接收到的DDR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為SDR數(shù)據(jù)。
③對接收到的時(shí)鐘通過DCM進(jìn)行相位移動(dòng)，以便為接收緩沖區(qū)正確地接收數(shù)據(jù)提供正確的采樣時(shí)鐘相位。
除了此處提到的模塊，RapidIO協(xié)議專用集成電路內(nèi)部還有串行和并行模塊，接口模塊等，在此就不一一介紹了。

結(jié)語
適用于多核DSP系統(tǒng)的高速互聯(lián)接口對于研究多核的體系結(jié)構(gòu)具有實(shí)際意義。研制滿足RapidIO協(xié)議的專用集成電路不僅可以快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且可以降低系統(tǒng)的功耗，提高可靠性，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。