高速系统互连方案及应用-嵌入式培训android培训嵌入

姚远高速系统互连方案及应用内容大纲高速串行IO的原理与应用123高速PCIExpress解决方案软件无线电领域SerDes的应用4FPGA的SerDes技术发展趋势2技术}过去50年，科技领域的各种突破技术}目前正在经历的变革：从并行I/O电路到串行I/O连接应用：}芯片到芯片的接口、背板连接功能和系统板、以及盒到盒的通信}622Mb/s到28.0Gb/s4的优势}器件引脚数较少}降低了板空间要求}印刷电路板(PCB)层数较少、}可以轻松实现PCB设计、连接器较小、电磁干扰降低并具有较好的抗噪能力}光纤通道（FC）}PCIExpress}RapidIO串行}先进交换互连（AdvancedSwitchingInterface）}串行ATA}1-Gb以太网}10-Gb以太网(XAUI)}Infiniband1X、4X、12X5解决方案具有一定的难度和复杂度，主要体现在：}信号完整性}时钟的同步/恢复}长距离传输6(3.2Gbps)PCIe*Gen1&2CEI-6InterlakenXAUIRXAUIGigabitEthernetCPRIOBSAISRIOHD-SDIFiberChannelGPONSATASASAuroraGTXSerialTransceivers(6.5Gbps)10GigabitEOTU-4CEI-11GTHSerialTransceivers(11.2Gbps)PCIeGen1*1GEthernetXAUIDisplayPortEPONGPONSATAGen1&2CPRIOBSAISRIOAurora软件无线电的定义}软件无线电（SoftwareRadio）在一个开放的公共硬件平台上利用可编程的软件方法实现所需要的无线通信系统，简称SWR或SDR。}理想的软件无线电应当是一种全部可软件编程的无线通信系统，并具有最大的灵活性为特征。}理想的SDR平台：全部可编程，包括可编程射频（RF）波段、信道接入方式和信道调制。9典型应用}军用无线电通信}B3G/4G/LTE}科学研究10}基于x86架构的高性能SDR产品}支持WiFi/WiMax/LTESISO/MIMO4x411•RCB-基于XILINXVirtex5的PCIe高速数据收发卡•RFAdapter-基于Spartan6的中频AD卡•RFModule-宽频段射频收发模块}基带与CPU之间-PCIExpressPCIExpress，8lanes有效数据率1GB/s}AD板与基带板之间-LVDSSerdes400MHz,DDR数据率800Mbps4组信号15系统中的高速串行技术组网-基站+终端的应用}射频远端方案解决天线与基带的传输问题16DACCPUGPURadioHead(s)(RemoteorLocal)DDCDUCCFRDPDDACDACADCJESDGTXGTXGTXGTXCPRIBackplaneorCableorFiber(25km)BaseStationRadioHead(s)CPRI2-12links@6Gor9.8GGTXPCIEGTXGTXGTXGTXxGTXGTXGTXGTXPCIE(Backplane/Midplane)PCorServerSORARCB的平台1717•基于FPGA+DSP的高性能嵌入式SDR平台，XILINXVirtex5+TIC6455•提供射频、中频和基带处理完整的系统解决方案•可支持50MHz~2.4GHz，4.9GHz~5.8GHz完整频段，覆盖绝大多数应用之间高速串行接口}针对嵌入式系统机框内高速互连应用而设计。}简化协议及流控机制，限制软件复杂度，使得纠错重传机制乃至整个协议栈易于用硬件实现。}提高打包效率，减小传输时延。}减少管脚，降低成本。}简化交换芯片的实现，避免交换芯片中的包类型解析。}分层协议结构，支持多种传输模式，支持多种物理层技术，灵活且易于扩展18标准。SRIO1.x标准支持的信号速度为1.25GHz、2.5GHz、3.125GHz；正在制定的RapidIO2.0标准将支持5GHz、6.25GHz案例：Virtex5PCIeDMA实现23技术}增强外围组件互联标准}基于包、点对点}使用高速串行接口}使用时钟数据恢复（CDR）技术}可选速度及数据宽度}Gen1=2.5Gbps,8B/10Bà2Gbp有效载荷}Gen2=5.0Gbps,8B/10Bà4Gbp有效载荷}Gen3=8.0Gbps,128B/130Bà8Gbps有效载荷}x1,x2,x4,x8,x16,x32Lane24架构模型}RC根联合体}类北桥}Switch交换器}类南桥}Endpoint端点}类外设}FPGA与PCIExpress}常用于数据处理和桥接}最大目标功能是实现端点设备协议分层架构}三层模型}事务层TLP}数据链路层DLLP}物理层PLP的PCIExpress分层架构：PhysicalCodingSubLayer物理编码子层ØPMA：PhysicalMediumAttachment物理介质连接子层27Ø适合多通道应用：通讯、高清音视频双芯片Ø低成本FPGA+商用分立PCIExpressPHYØFPGA完成数据链路层和事物层Ø适合x1通道应用：总线控制器、数据采集卡等ØFPGA+PLXPCIeLocalBus28电缆扩展方案}连接ＰＣ或者服务器的PCIExpress插槽和电缆}实现透明传输}支持PCIeGen1/Gen2全双工}电缆长度支持最长７米29典型应用:多路视频显示多通道数据采集和处理内容大纲高速串行IO的原理与应用123高速PCIExpress解决方案软件无线电领域SerDes的应用4FPGA的SerDes技术发展趋势32(symmetricalFIR)TransceiversTransceiverPerformanceMemoryPerformancePCIeInterfaceI/OPinsI/OVoltagesLowestPowerandCostIndustry’sBestPrice-PerformanceIndustry’sHighestSystemPerformanceXILINX7系列FPGAMaximumCapability}Artix-7FPGAGTP:}PCIeGen1plug-incard}GlueLogicw.PCIe}Kintex-7FPGAGTX:}Low-costCPRIradiohead/basestation}Low-costSDIswitch}PCIeGen2plug-incard}Virtex-7FPGAGTX:}10GCPRIradiohead/basestation}Cost-reduced120GLineCard(PacketProcessing)}Cost-reduced120GLineCard(TrafficManagement)}Virtex-7FPGAGTH:}100GOTU4Transponderwith25%overheadFEC}10G-KRBackplaneSwitch}HighCountSDIswitch}Virtex-7FPGAGTZ:}100GLineCard}200GwithCFP2optics}400GSingleChipArtix-7FPGA应用案例#1低成本PCIe采集卡SDRAMMemoryLVDSPCIeGen1x4HardCoreOtherChipsGTPGTPGTPSSTL1.5GTPUserLogicPCIeConnector应用案例#2PCIe的粘合逻辑单元LED’s,DIPswitchesetc.ClocksandResetsPCIeGen1x4HardCoreASICorVirtex-7FPGAGTPGTPGTP3.3VGPIOPCIeGen1x4GTPProcessorUserGlueLogic•ClockGating•ResetControl•ASIC/ASSPbugfixes应用案例#1低成本CPRI射频头BaseBandProcessing(PHY)RadioHead(s)(RemoteorLocal)DDCDUCCFRDPDDACDACADCJESDGTXGTXGTXGTXCPRIBackplaneorCableo