基于TSI578的串行RapidIO交換模塊設(shè)計(jì)

摘要：RapidIO互連構(gòu)架是一種基于可靠性的開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于連接多處理器、存儲(chǔ)器和通用計(jì)算平臺(tái)。Tundra公司的TSI578是第三代交換機(jī)芯片，可支援串行RapidIO的處理器與周邊設(shè)備互連。文中簡(jiǎn)要介紹了基于TSI578芯片的RapidIO交換模塊的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹。
關(guān)鍵詞：RapidIO；TSI578；交換模塊

0 引言
RapidIO互連構(gòu)架作為一種基于可靠性的開(kāi)放式互連協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，以其高效率、高穩(wěn)定性、低系統(tǒng)成本等特點(diǎn)，可為通信系統(tǒng)各器件間提供高帶寬、低延時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案。同時(shí)，它還擁有支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信能力，并支持DMA操作和消息傳遞，同時(shí)支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因而可為數(shù)據(jù)處理性能的穩(wěn)定快速提升提供強(qiáng)有力的保障。Tundra公司的TSI578是第三代交換機(jī)芯片，可支援串列RapidIO的處理器與周邊設(shè)備的互連。該交換芯片可支持80Gb／s的聚合帶寬。借助TSI578系列交換機(jī)，用戶可用較低的成本開(kāi)發(fā)出功能強(qiáng)大、性能卓越的系統(tǒng)。T-SI578可為設(shè)計(jì)人員和架構(gòu)工程師提供極強(qiáng)的伸縮性。
如何設(shè)計(jì)基于RapidIO接口的高速電路的信號(hào)完整性性能是關(guān)鍵問(wèn)題，因此，本文在介紹TSI578硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，也簡(jiǎn)要說(shuō)明了高速電路板的設(shè)計(jì)方法，并給出了SRIO信號(hào)的眼圖。

1 硬件設(shè)計(jì)方案
本系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。該平臺(tái)以TSI578芯片為核心，同時(shí)集成了2片F(xiàn)PGA和一片CPU。其中TSI578可提供8個(gè)4X模式的SRIO端口，CPU和2個(gè)FPGA分別連接到TSI578的其中一個(gè)4X端口上，并通過(guò)SRIO實(shí)現(xiàn)互連，以對(duì)外提供4個(gè)4X SRIO接口用于與背板之間的數(shù)據(jù)交換。由于TSI578的應(yīng)用設(shè)計(jì)方法是本文側(cè)重介紹的內(nèi)容，因此，下面主要介紹該交換芯片的硬件應(yīng)用設(shè)計(jì)方案。

1．1 SRIO交換器件
TSI578交換機(jī)芯片具有非常高的應(yīng)用伸縮性，可廣泛應(yīng)用于聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線與視頻基礎(chǔ)架構(gòu)等領(lǐng)域，因此，設(shè)計(jì)者可以充分利用配置選件來(lái)有效地管理電源需求，從而進(jìn)一步提高性能。TSI578可靈活地支援多達(dá)8個(gè)4x mode或16個(gè)1xmode的埠，每個(gè)埠可配置為1．25Gb／s、2．5Gb ／s或3．125 Gb／s。而且交換機(jī)的所有埠完全獨(dú)立，可支援各種寬度與速度配置。
TSI578具有以下特點(diǎn)：
◇伸縮性極強(qiáng)，靈活的埠可支援各種埠寬度與速度，并可提供適用于網(wǎng)狀、光纖與集成系統(tǒng)的單一解決方案；
◇有群播功能，可改善分散式處理性能；
◇有通信流監(jiān)控功能，可提高性能與光纖管理功能；
◇增強(qiáng)的SerDes可最大限度地降低功耗。
1．2 TSI578供電設(shè)計(jì)
TSI578芯片需要3種電源，其中內(nèi)核供電電壓為1．2 V，I／O供電電壓為數(shù)字3．3 V，SERDES供電電壓為模擬3．3 V。由于本模塊沒(méi)有對(duì)噪聲比較敏感的音頻和射頻等模擬電路，故可以采用DC-DC電路來(lái)減少功耗。設(shè)計(jì)時(shí)可選取凌特IXM4600模塊來(lái)分別產(chǎn)生3．3 V和1．2 V。該模塊具有高轉(zhuǎn)換效率、簡(jiǎn)單的外圍電路、更小的封裝、低紋波電壓等特點(diǎn)。需要說(shuō)明的是：TSI578芯片對(duì)于上電、斷電時(shí)序有著嚴(yán)格的要求，上電的順序依次為1．2 V、數(shù)字3．3 V、模擬3．3 V，斷電的順序依次為模擬3．3 V、數(shù)字3．3 V、1．2 V。本設(shè)計(jì)采用Intersil公司的ISL6123來(lái)控制TSI578芯片的上電時(shí)序，ISL6123芯片通過(guò)在相應(yīng)的引腳連接不同容值的電容可控制輸出加電控制信號(hào)的時(shí)間。