为了满足灵活性和可扩展性的要求，RapidIO协议分为三层：逻辑层、传输层和物理层。图2说明了RapidIO协议的分层结构。

图2 RapidIO协议分层结构

   逻辑层定义了操作协议； 传输层定义了包交换、路由和寻址机制；物理层定义了电气特性、链路控制和纠错重传等。

   象以太网一样，RapidIO也是基于包交换的互连技术。如图3所示，RapidIO包由包头、可选的载荷数据和16bits CRC校验组成。包头的长度因为包类型不同可能是十几到二十几个字节。每包的载荷数据长度不超过256字节，这有利于减少传输时延，简化硬件实现。

图3 RapidIO包格式

上述包格式定义兼顾了包效率及组包/解包的简单性。RapidIO交换器件仅需解析前后16bits，以及源/目地器件ID，这简化了交换器件的实现。
逻辑层协议

逻辑层定义了操作协议和相应的包格式。RapidIO支持的逻辑层业务主要是：直接IO/DMA （Direct IO/Direct Memory Access）和消息传递（Message Passing）。

直接IO/DMA模式是最简单实用的传输方式，其前提是主设备知道被访问端的存储器映射。在这种模式下，主设备可以直接读写从设备的存储器。直接 IO/DMA在被访问端的功能往往完全由硬件实现，所以被访问的器件不会有任何软件负担。从功能上讲，这一特点和德州仪器DSP的传统的主机接口 (HPI, Host Port Interface)类似。但和HPI口相比，SRIO（Serial RapidIO）带宽大，管脚少，传输方式更灵活。

对上层应用来说，发起直接IO/DMA传输主要需提供以下参数：目地器件ID、数据长度、数据在目地器件存储器中的地址。

直接IO/DMA模式又可进一步分为以下几种传输格式：

   1. NWRITE: 写操作，不要求接收端响应。
   2. NWRITE_R: 带响应的NWRITE（NWRITE with Response），要求接收端响应。
   3. SWRITE：流写（Stream Write），数据长度必须是8字节的整数倍，不要求接收端响应。
   4. NREAD: 读操作。

SWRITE是最高效的传输格式；带响应的写操作或读操作效率则较低，一般只能达到不带响应的传输的效率的一半。
消息传递（Message Passing）模式则类似于以太网的传输方式，它不要求主设备知道被访问设备的存储器状况。数据在被访问设备中的位置则由邮箱号（类似于以太网协议中的端口号）确定。从设备根据接收到的包的邮箱号把数据保存到对应的缓冲区，这一过程往往无法完全由硬件实现，而需要软件协助，所以会带来一些软件负担。
对上层应用来说，发起消息传递主要需提供以下参数：目地器件ID、数据长度、邮箱号。

表2比较了直接IO/DMA和消息传递模式。
表2 直接IO/DMA和消息传递的对比
   直接IO/DMA  消息传递
主机可直接访问从机存储器？  可以  不可以
主机需要知道从机存储器映射？  需要  不需要
数据寻址方式  存储器地址  邮箱号
支持的数据访问方式  读/写  写
从机软件负担  无  有
传输层协议

RapidIO是基于包交换的互连技术，传输层定义了包交换的路由和寻址机制。