基于SRIO協(xié)議的板級芯片互聯(lián)技術
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軟硬件結合構建寬帶互聯(lián)并行處理的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是實現(xiàn)高速實時數(shù)據(jù)處理的有效方案。基于這樣的方案設計理念，采用多DSP、多FPGA通過SRIO互聯(lián)來實現(xiàn)一個高速互聯(lián)的計算網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)可以在DSP之間及DSP與FPGA之間高速傳輸。這樣的互聯(lián)計算網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)交互、任務切換、算法分解、計算負載均衡等方面具有較強的適應性、可擴展性。本文介紹了這種基于SRIO互聯(lián)技術的高速實時數(shù)據(jù)處理硬件平臺，并在該平臺上研究了多DSP之間、DSP與FPGA之間的SRIO通信技術。
1 SRIO標準
RapiclI／O是面向嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提出的高可靠、高性能、基于包交換的新一代高速互聯(lián)技術，已于2004年被國際標準化組織(ISO)和國際電工協(xié)會(IEC)批準為ISO／IECDIS 18372標準。SRIO則是面向串行背板、DSP和相關串行數(shù)據(jù)平面連接應用的串行RapidIO接口。串行RapidIO包含一個3層結構的協(xié)議，即物理層、傳輸層、邏輯層。物理層定義電氣特性、鏈路控制、低級錯誤管理；傳輸層定義包交換、路由和尋址機制；邏輯層定義總體協(xié)議和包格式?？梢詫崿F(xiàn)最低引腳數(shù)量，采用DMA傳輸，支持復雜的可擴展拓撲，多點傳輸；可選的1．25 Gbps、2．5 Gbps、3．125 Gbps三種速度能滿足不同應用需求，是未來十幾年中嵌入式系統(tǒng)互聯(lián)的最佳選擇之一。
2 基于C6455高速SRIO接口的互聯(lián)系統(tǒng)
2．1 C6455的SRIO端口
TMS320C6455(簡稱C6455)是德州儀器(TD公司新推出的一款DSP產(chǎn)品，可實現(xiàn)更高性能，精簡代碼，更多片上存儲器及超高帶寬的集成外設。其中最為引人矚目的是第一次實現(xiàn)了用于處理器間通信的SRIO總線，C6455上的SRIO端口是面向嵌入式領域推出的具有高數(shù)率，很少引腳的互聯(lián)方案，并且Rapicl I／O的數(shù)據(jù)傳輸完全是由硬件實現(xiàn)的，不需要處理器參與，因此這樣可以實現(xiàn)一個高效板級同構互聯(lián)多處理器系統(tǒng)。C6455的SRIO端口一對收發(fā)差分信號對構成一個全雙工的port(端口)，可以工作在1．25 Gbps、2．5 Gbps、3．125 Gbps的波特率。
2．2 基于SRIO的多C6455互聯(lián)結構
C6455的SRIO端口可以與SRIO交換器件實現(xiàn)互聯(lián)，也可以在C6455之間通過連接差分信號來實現(xiàn)。如圖1和圖2所示的1x模式和4x模式互聯(lián)關系，在1x模式中，器件的任何一對發(fā)收信號可以與另一個器件的收發(fā)信號相互連接組成獨立的1x模式工作。如果兩個C6455間采用四對全連接方式，則可實現(xiàn)1個4x工作模式或者是4個獨立的1x工作模式。
多DSP及FPGA的并行處理系統(tǒng)主要由4個C6455處理器和4個Virtex5LX50T構成，系統(tǒng)結構如圖3所示。DSP與DSP之間的互聯(lián)采用圖1所示的連接方式來實現(xiàn)全連通的SRIO網(wǎng)絡，實現(xiàn)所有DSP之間的1路1x通道，各個通道上的控制、傳輸獨立并行工作。通過SRIO互聯(lián)網(wǎng)絡，任何一個DSP C6455都可以訪問網(wǎng)絡上其他DSPC6455資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡上的所有設備資源共享。而且這樣的全連通結構又可以根據(jù)不同任務處理的特點，靈活地配置成菊花鏈串行流水線、一主多從的星形等拓撲結構，在不同數(shù)據(jù)處理應用中具有高度可動態(tài)重構性。
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