发送时,逻辑层和传输层将组好的包经过CRC编码后被送到物理层的FIFO中,“8b/10b编码”模块将每8bit数据编码成10bits数据,“并/ 串转换”模块将10bits并行数据转换成串行bits,发送模块把数字bit转换成差分交流耦合信号在信号线上发送出去。这里的8b/10编码的主要作用是:
1. 保证信号有足够的跳变,以便于接收方恢复时钟。串行RapidIO没有专门的时钟信号线,接收端靠数据信号的跳变恢复时钟。所以需要把信号跳变少的 8bits数据(如全0或全1)编码成有一定跳变的10bits数据。另外,也使得总体数据中0和1的个数均衡,以消除直流分量,保证交流耦合特性;
2. 8b/10编码可扩大符号空间,以承载带内控制符号。10bits能表示1024个符号,其中256个表示有效的8bits数据,剩下的符号中的几十个被用作控制符号。控制符号可被用作包分隔符,响应标志,或用于链路初始化,链路控制等功能;
3. 8b/10编码能实现一定的检错功能。1024个符号中,除了256个有效数据符号和几十个控制符号外,其它符号都是非法的,接收方收到非法符号则表示链路传输出错。
接收的过程则正好相反,首先接收方需要根据数据信号的跳变恢复出时钟,用这个时钟采样串行信号,将串行信号转换为10bits的并行信号,再按8b/10b编码规则解码得到8bits数据,最后做CRC校验并送上层处理。
数据被正确的接收时,接收端会发送一个ACK响应包给发送端;如果数据不正确(CRC错或非法的10bits符号),则会送NACK包,要求发送方重传。这种重传纠错的功能由物理层完成,而物理层功能往往由硬件实现,所以不需要软件干预。
串行RapidIO支持的信号速率有三种:1.25GHz,2.5GHz,3.125GHz。但由于8b/10b编码,其有效数据速率分别为:1Gbps, 2Gbps, 2.5Gbps。 4个1x端口或一个4x端口支持的最高速率为10Gbps。
串行RapidIO在无线基础设施上的应用
无线基础设施如基站、媒体网关等,是典型的高性能嵌入式通信系统,它们对互连的带宽、时延、复杂度、灵活性、可靠性都有非常高的要求。而串行RapidIO正是满足这些要求的最佳选择。
以无线基站为例,在SRIO出现之前,无线基站的基带处理的典型框图如图7所示。
图7 传统无线基站基带处理框图
在传统的基站中,DSP与ASIC或FPGA之间的互连一般用外部存储器接口EMIF(External Memory Interface);DSP之间或DSP与主机之间一般用HPI(Host Port Interface)或PCI互连。它们的主要缺点是:带宽小;信号线多;主从模式接口,不支持对等传输。另外,DSP不能直接进行背板传输。
使用SRIO(Serial RapidIO)则可有效的解决这些问题,大大提高无线基站的互连性能。图8显示了一种无线基站基带互连框图。在这里,SRIO实现了大部分器件之间的互连,甚至可支持DSP进行直接背板传输。
图8 SRIO提高无线基站互连性能
通过SRIO交换器件互连可以进一步提高基带处理的灵活性,图9显示了一种基带SRIO交换互连的框图。这种互连有利于实现先进的基带处理资源池架构,数据可被送到任何一个通过SRIO交换器互连的处理器中,从而达到各个处理器的负载均衡,更加有效的利用系统的整体处理能力。
图9 SRIO交换为无线基站基带处理提供更大的灵活性
综上所述,对嵌入式系统尤其是无线基础设施,串行RapidIO是最佳的互连技术。高达10Gbps的带宽、低时延和低软件复杂度满足了飞速发展的通信技术对性能的苛刻需求;串行差分模拟信号技术满足了系统对管脚数量的限制,及对背板传输的需求;灵活的点对点对等互连、交换互连,和可选的 1.25G/2.5G/3.125G三种速度能满足多种不同应用的需求。
随着串行RapidIO技术的发展成熟,以及越来越多的厂商的支持,串行RapidIO技术必将成为高性能嵌入式互连的主流技术。