串行 RapidIO: 高性能嵌入式互連技術(shù)

RapidIO網(wǎng)絡(luò)主要由兩種器件，終端器件（End Point）和交換器件（Switch）組成。終端器件是數(shù)據(jù)包的源或目的地，不同的終端器件以器件ID來區(qū)分。RapidIO支持8 bits 或 16 bits器件ID，因此一個RapidIO網(wǎng)絡(luò)最多可容納256或65536個終端器件。與以太網(wǎng)類似，RapidIO也支持廣播或組播，每個終端器件除了獨有的器件ID外，還可配置廣播或組播ID。交換器件根據(jù)包的目地器件ID進行包的轉(zhuǎn)發(fā)，交換器件本身沒有器件ID。

RapidIO的互連拓撲結(jié)構(gòu)非常靈活，除了通過交換器件外，兩個終端器件也可直接互連。以德州儀器(TI)的TMS320C6455 DSP為例，它有4個3.125G的SRIO口，它可支持的拓撲結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 RapidIO支持靈活多樣的拓撲結(jié)構(gòu)
物理層協(xié)議

RapidIO 1.x 協(xié)議定義了以下兩種物理層接口標(biāo)準：

1. 8/16 并行LVDS協(xié)議
2. 1x/4x 串行協(xié)議 (SRIO)

并行RapidIO由于信號線較多（40～76）難以得到廣泛的應(yīng)用，而1x/4x串行RapidIO僅4或16個信號線，逐漸成為主流，所以本文僅介紹串行RapidIO。

串行RapidIO基于現(xiàn)在已廣泛用于背板互連的SerDes（Serialize Deserialize）技術(shù)，它采用差分交流耦合信號。差分交流耦合信號具有抗干擾強、速率高、傳輸距離較遠等優(yōu)點。差分交流耦合信號的質(zhì)量不是由傳統(tǒng)的時序參數(shù)來衡量，而是通過眼圖來衡量，眼圖中的“眼睛”張得越開則信號質(zhì)量越好。圖5是一個典型的串行RapidIO信號的眼圖。

圖5 串行RapidIO信號眼圖

差分信號的強弱由一對信號線的電壓差值表示，串行RapidIO協(xié)議規(guī)定信號峰－峰值的范圍是200mV－2000mV。信號幅度越大，則傳輸距離越遠，RapidIO協(xié)議按信號傳輸距離定義兩種傳輸指標(biāo)：

1. 短距離傳輸(Short Run)，=50厘米，主要用于板內(nèi)互連，推薦的發(fā)送端信號峰－峰值為500mV－1000mV
2. 長距離傳輸(Long Run)，>50厘米，主要用于板間或背板互連，推薦的發(fā)送端信號峰－峰值為800mV－1600mV

為了支持全雙工傳輸，串行RapidIO收發(fā)信號是獨立的，所以每一個串行RapidIO口由4根信號線組成。標(biāo)準的1x/4x 串行RapidIO接口，支持四個口，共16根信號線。這四個口可被用作獨立的接口傳輸不同的數(shù)據(jù)；也可合并在一起當(dāng)作一個接口使用，以提高單一接口的吞吐量。

德州儀器TMS320C6455 DSP上集成了標(biāo)準的1x/4x串行RapidIO接口，如圖6所示。

圖6德州儀器TMS320C6455 DSP 1x/4x 串行RapidIO接口框圖