利用串行RapidIO實現(xiàn)FPGA協(xié)處理

傳輸層――為在不同端點設(shè)備之間傳送分組提供路由信息交換設(shè)備以基于器件的路由方式工作于傳輸層
　　

邏輯層――定義總體的協(xié)議和分組格式每個分組最多包含256字節(jié)的載荷事務(wù)通過Load、Store或DMA操作來訪問大小為34/50/66比特的地址空間

　　SRIO有多種優(yōu)點一個運(yùn)行于3.125 Gbps的4通道SRIO鏈路能在完全保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性的前提下提供10 Gbps的流量SRIO與微處理器總線類似，它在硬件中完成存儲器和器件尋址以及分組處理這不但大大降低了用于I/O處理的開銷，減小了延遲，也增大了其相對于其他總線接口的系統(tǒng)帶寬但與大多數(shù)其他總線接口不同的是，SRIO接口的引腳數(shù)很少，而且其基于高速串行鏈路的可調(diào)整帶寬可在1.25 - 3.125 Gbps范圍內(nèi)調(diào)整圖4為SRIO規(guī)范的圖解
　　　　　　

　　　 圖4：SRIO規(guī)范
平臺中的運(yùn)算資源

　　有了可配置的處理資源，開發(fā)人員就可以用硬件實現(xiàn)他們的應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)壓縮和加密算法甚至過去只在軟件中實現(xiàn)的整套防火墻和保密應(yīng)用，如今都可以在硬件上實現(xiàn)但這樣做需要具備共享帶寬和強(qiáng)大處理能力的大型并行生態(tài)系統(tǒng)，也就是說，要求利用CPU、NPU、FPGA和/或ASIC進(jìn)行共享式或分布式處理構(gòu)建此類系統(tǒng)時，對運(yùn)算資源的一些要求包括：

1. 支持復(fù)雜拓?fù)涞姆植际教幚砟芰Γ?br />2. 高度可靠的直接對等通信能力；
3. 多個異構(gòu)操作系統(tǒng)；
4. 通過多個異構(gòu)操作系統(tǒng)支持通信數(shù)據(jù)層；
5. 具有廣泛生態(tài)系統(tǒng)支持的模塊化和可擴(kuò)展平臺

　　SRIO協(xié)議規(guī)范和架構(gòu)支持嵌入式和無線基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域中運(yùn)算設(shè)備的不同要求有了SRIO，就可以實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的獨立性，部署達(dá)到運(yùn)營商級可靠度、具備高級流量管理功能，并具有高性能和高吞吐量的可擴(kuò)展系統(tǒng)此外，廣泛的供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)也更方便設(shè)計師采用現(xiàn)貨元件構(gòu)造SRIO系統(tǒng)SRIO是一種基于分組的協(xié)議，它支持：

1. 采用分組操作(包括讀、寫和消息傳遞)實現(xiàn)數(shù)據(jù)搬移；
2. I/O非一致性功能和緩存一致性功能；
3. 通過支持?jǐn)?shù)據(jù)流傳送和SAR功能實現(xiàn)高效的互通和協(xié)議封裝；
4. 通過支持?jǐn)?shù)百萬條數(shù)據(jù)流、256種流量類別和有損操作實現(xiàn)一種流量管理架構(gòu)；
5. 支持多事務(wù)請求流(包括配置QoS)的流量控制；
6. 為減少帶寬分配、事務(wù)預(yù)定和死鎖避免等問題而支持優(yōu)先級劃分；
7. 通過系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、配置和學(xué)習(xí)實現(xiàn)對標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)?樹型和網(wǎng)格型)和任意拓?fù)?菊鏈)等多種硬件拓?fù)浞绞降闹С郑ㄖС侄鄠€主機(jī)；
8. 錯誤管理和分類(可恢復(fù)、通知和嚴(yán)重)

串行RapidIO的IP方案

　　為了在通過邏輯(I/O)和傳輸層IP上的目標(biāo)接口和源接口收發(fā)用戶數(shù)據(jù)時支持完全兼容的最大載荷操作，Xilinx等廠商根據(jù)最新的RapidIO v1.3規(guī)范設(shè)計了其端點IP解決方案

　　圖5所示是Xilinx的一套完整的SRIO端點IP方案，它包含以下組成部分：

1. LogiCORE RapidIO 邏輯 (I/O)和傳輸層IP；
2. 緩沖層參考設(shè)計；
3. LogiCORE串行RapidIO物理層IP；
4. 寄存器管理器參考設(shè)計

　　　　　　　 圖5：Xilinx的 SRIO端點IP架構(gòu)

IP架構(gòu)

　　Xilinx提供了緩沖層參考設(shè)計的源代碼，該設(shè)計可完成分組的自動排隊和優(yōu)先級重新劃分SRIO物理層IP可以實現(xiàn)鏈路訓(xùn)練和初始化、發(fā)現(xiàn)和管理以及錯誤與重試恢復(fù)機(jī)制此外，在該物理層IP中還對高速收發(fā)器進(jìn)行了實例化，以便支持線速為1.25Gbps、2.5Gbps和3.125Gbps 的1通道和4通道SRIO總線連接

　　該方案中提供的寄存器管理器參考設(shè)計允許SRIO主設(shè)備對端點設(shè)備配置、鏈路狀態(tài)、控制和超時機(jī)制進(jìn)行配置和維護(hù)另外，該寄存器管理器還提供了可讓用戶設(shè)計探測端點設(shè)備狀態(tài)的端口

　　LogiCORE則提供了完整的端點IP該IP已通過業(yè)界領(lǐng)先SRIO器件廠商的測試用戶可通過Xilinx CoreGen GUI工具獲得LogiCORECoreGen工具可以幫助用戶配置波特率和端點LogiCORE支持流量控制、重傳抑制、門鈴和消息傳遞等擴(kuò)展特性因此，用戶可以創(chuàng)建一套專門針對應(yīng)用需求優(yōu)化了的靈活、可調(diào)整和定制化的SRIO端點IP

　　利用Xilinx和其他廠商提供的大多數(shù)高性能FPGA中的各種資源，系統(tǒng)設(shè)計師就能輕松創(chuàng)建并部署其智能方案，以增強(qiáng)產(chǎn)品在上市時間、可調(diào)整性、可擴(kuò)展性、適應(yīng)未來發(fā)展等各方面的優(yōu)勢下面給出了一些采用SRIO和DSP技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計實例