RapidIO网络主要由两种器件,终端器件(End Point)和交换器件(Switch)组成。终端器件是数据包的源或目的地,不同的终端器件以器件ID来区分。RapidIO支持8 bits 或 16 bits器件ID,因此一个RapidIO网络最多可容纳256或65536个终端器件。与以太网类似,RapidIO也支持广播或组播,每个终端器件除了独有的器件ID外,还可配置广播或组播ID。交换器件根据包的目地器件ID进行包的转发,交换器件本身没有器件ID。
RapidIO的互连拓扑结构非常灵活,除了通过交换器件外,两个终端器件也可直接互连。以德州仪器(TI)的TMS320C6455 DSP为例,它有4个3.125G的SRIO口,它可支持的拓扑结构如图4所示。
图4 RapidIO支持灵活多样的拓扑结构
物理层协议
RapidIO 1.x 协议定义了以下两种物理层接口标准:
1. 8/16 并行LVDS协议
2. 1x/4x 串行协议 (SRIO)
并行RapidIO由于信号线较多(40~76)难以得到广泛的应用,而1x/4x串行RapidIO仅4或16个信号线,逐渐成为主流,所以本文仅介绍串行RapidIO。
串行RapidIO基于现在已广泛用于背板互连的SerDes(Serialize Deserialize)技术,它采用差分交流耦合信号。差分交流耦合信号具有抗干扰强、速率高、传输距离较远等优点。差分交流耦合信号的质量不是由传统的时序参数来衡量,而是通过眼图来衡量,眼图中的“眼睛”张得越开则信号质量越好。图5是一个典型的串行RapidIO信号的眼图。
图5 串行RapidIO信号眼图
差分信号的强弱由一对信号线的电压差值表示,串行RapidIO协议规定信号峰-峰值的范围是200mV-2000mV。信号幅度越大,则传输距离越远,RapidIO协议按信号传输距离定义两种传输指标:
1. 短距离传输(Short Run),<=50厘米,主要用于板内互连,推荐的发送端信号峰-峰值为500mV-1000mV
2. 长距离传输(Long Run),>50厘米,主要用于板间或背板互连,推荐的发送端信号峰-峰值为800mV-1600mV
为了支持全双工传输,串行RapidIO收发信号是独立的,所以每一个串行RapidIO口由4根信号线组成。标准的1x/4x 串行RapidIO接口,支持四个口,共16根信号线。这四个口可被用作独立的接口传输不同的数据;也可合并在一起当作一个接口使用,以提高单一接口的吞吐量。
德州仪器TMS320C6455 DSP上集成了标准的1x/4x串行RapidIO接口,如图6所示。
图6德州仪器TMS320C6455 DSP 1x/4x 串行RapidIO接口框图