基于FPGA的RapidIO和萬(wàn)兆以太網(wǎng)路由控制器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著信息社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的高實(shí)時(shí)性和高可靠性的要求日益增長(zhǎng)，加之芯片技術(shù)的不斷進(jìn)步，嵌入式計(jì)算技術(shù)將獲得廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。目前，嵌入式計(jì)算技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)控制、環(huán)境工程、信息家電和個(gè)人移動(dòng)數(shù)據(jù)處理等諸多領(lǐng)域，尤其是高性能嵌入式計(jì)算技術(shù)，在國(guó)防、航天等重要領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。高性能嵌入式分布式集群系統(tǒng)的發(fā)展離不開(kāi)高速總線電路的發(fā)展。在以高性能嵌入式計(jì)算技術(shù)構(gòu)建的綜合化信息處理系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速通信，采用串行Rap

2、idIO高速總線和萬(wàn)兆以太網(wǎng)兩種協(xié)議分別作為射頻前端預(yù)處理和后端綜合顯控處理的數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，因此，面臨兩種協(xié)議之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。
　　串行RapidIO由于使用高速串行技術(shù)，并且擁有可以將多個(gè)處理器互聯(lián)，使計(jì)算機(jī)集群化，云計(jì)算化、內(nèi)存共享等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于嵌入式計(jì)算機(jī)的芯片間、板間通信互聯(lián)。目前，在嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域及通信技術(shù)領(lǐng)域，RapidIO已逐漸成為新型多計(jì)算機(jī)、多處理器、多DSP的互聯(lián)的首要選擇。萬(wàn)兆以太網(wǎng)是一種高速

3、以太網(wǎng)接口，提供10Gbps的以太網(wǎng)帶寬的長(zhǎng)距離傳輸，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)交換中心、數(shù)據(jù)視頻廣播等需要高帶寬數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，并且可以有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上大數(shù)據(jù)量匯聚和鏈路聚合。
　　本文針對(duì)兩種協(xié)議之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一個(gè)串行RapidIO和萬(wàn)兆以太網(wǎng)之間的路由控制接口，采用硬件設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸通道，可以被廣泛應(yīng)用于綜合信息電子系統(tǒng)，以及作為智能的IO接口模塊形式應(yīng)用于多個(gè)前端射頻預(yù)處理和核心處理機(jī)平臺(tái)中，用以解決嵌入

4、式實(shí)時(shí)系統(tǒng)和后端任務(wù)信息處理系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換問(wèn)題，有很高的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的主要工作包括:
　　(1)設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的串行RapidIO和萬(wàn)兆以太網(wǎng)之間的路由控制接口，可在兩種協(xié)議之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換的流水操作。該接口由一個(gè)4×SRIO接口、一個(gè)萬(wàn)兆以太網(wǎng)接口和一個(gè)用戶調(diào)度邏輯模塊構(gòu)成，其中用戶調(diào)度邏輯模塊主要進(jìn)行兩部分處理:接收萬(wàn)兆以太網(wǎng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為RapidIO郵箱消息與接收RapidIO郵箱消息轉(zhuǎn)換

5、為以太網(wǎng)包。
　　(2)使用RapidIO郵箱消息機(jī)制來(lái)處理不同協(xié)議之間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換，將接收到的以太網(wǎng)包拆分成若干個(gè)消息段(segs)，而將接收到的RapidIO郵箱消息組合成以太網(wǎng)包進(jìn)行發(fā)送。使用RapidIO Doorbell作為中斷，用來(lái)通知接收方發(fā)送已完成。在萬(wàn)兆網(wǎng)轉(zhuǎn)RapidIO和RapidIO轉(zhuǎn)萬(wàn)兆網(wǎng)兩個(gè)方向上，都采用可重傳超時(shí)錯(cuò)誤包的消息發(fā)送結(jié)構(gòu)。
　　(3)在接收處理RapidIO郵箱消息時(shí)，需要將消息存儲(chǔ)在