RapidIO入门简介

('RapidIO入门简介rapidio是针对嵌入式系统的独特互连需求而提出的，那么我们首先来说明嵌入式系统互连的一些基本需求：嵌入式系统需要的是一种标准化的互连设计，要满足以下几个基本的特点：高效率、低系统成本，点对点或是点对多点的通信，支持dma操作，支持消息传递模式交换数据，支持分散处理和多主控系统，支持多种拓朴结构；另外，高稳定性和qos也是选择嵌入式系统总线的基本原则。而这些恰是rapidio期望满足的方向。所以rapidio在制定之初即确定了以下几个基本原则：一是轻量型的传输协议，使协议尽量简单；二是对软件的制约要少，层次结构清晰；三是专注与机箱内部芯片与芯片之间，板与板之间的互连。rapidio协议由逻辑层、传输层和物理层构成。最明显的一个特点就是rapidio采用了单一的公用传输层规范来相容、会聚不同的逻辑层和物理层，单一的逻辑层实体增强了rapidio的适应性。逻辑层规范位与最高层，定义全部协议和包的格式，它们为端点器件发起和完成事务提供必要的信息。传输层规范在中间层，定义rapidio地址空间和在端点器件间传输所需的路由信息。物理层规范在整个分级结构层的底部，包括器件级接口的细节，如包传输机制、流量控制、电气特性和低级错误管理。物理层定义了串行和并行两个实体，得到广泛应用的只有串行方式，尤其是用在背板互连的场合，串行方式可以在两个连接器之间允许80－100cm的连线，单链路传输带宽可达10gbps。目前rapidio的标准是version1.3，在未来的version2.0规范中定义了更高的传输速率，可以得到更高的传输带宽。物理层以太网物理层定义了器件间的全双工以太网链路，在每个方向上积极支持1个以太网差分对称作1个地下通道(1x)，或同时积极支持4个循序的以太网差分对称作4地下通道（4x），USB的电气特性使用明朗的xaui（10gbeattachmentunitinterface）USB，编码方式使用的就是8b/10b编码，对链路的管理，包含流量掌控，纸盒定界和错误报告等采用专用的8b/10b码（即k码），接收端从链路上抽取时钟信息，无须单一制的时钟线。每一个地下通道积极支持三种相同的传输波特率1.25g，2.5g，3.125g（与之相对应当的数据速率分别就是1.0g，2.0g，2.5gbps）。rapidio的传输操作是基与请求和响应机制，包（packet）是系统中端点器件的通信单元。首先由发起者产生一个传输请求，请求包被传输到相邻的交换器件，从而进入交换结构，通过交换机构这个完整的请求包被转发到目标器件。目标器件根据请求完成相应操作后，发送相应的响应包，经过交换机构传回到发起者。此时一个完整的传输过程完成。rapidio是一种基与可靠传送的协议，每一个数据据包的传送均要求对端在物理层上响应一个控制符号包，此包是一个4个字节的数据包，表明了数据包的传送状态，数据包是否被对方接方，还是要求重新发送或是包未被接收。发送方和接收方均可以使用控制符号包来获得对方的状态。传输层rapidio的第二层是传输层，实现rapidio数据包的路由、传送。所有的逻辑层协议均使用单一的传输层实体来实现，这样无论逻辑层怎么变化，或是采用何种方式来封装应用，都可以用单一的传输层实体来实现，即使有新的逻辑层规范出现，也可以用这个单一的传输层来实现。rapidio的路由和互换就是通过每个终端设备的id号去同时实现的。每一个终端都会分配一个唯一的id号，当一个终端收到一个数据包时，在它的通辽中涵盖存有目的终端的id号和传送源端的id号。每一个交换器在它的每一个端口上都存有一个互换路由表，根据此表就可以同意此数据包由那一个端口送来出来。每个端口的路由表须要在系统初始化时展开布局，这与以太网较之，变得不是非常的有效率和智能，但正是如此，使系统的路由同时实现显得非常简单。同样对与多播功能的同时实现也显得直观，只是由单一的传输层就可以同时实现了。rapidio的传输层通辽中的另一个字节就是hop_count，就是用以同时实现终端对交换器的初始化和路由布局，rapidio交换器的布局可以用任一个与之相连的终端展开布局，当交换器接到一个数据包时，它可以首先推论接到纸盒的hop_count值，如果此值就是0则由此交换器破灭此数据包，交换器利用此数据包的数据展开读写操作；如果此值不是0，则交换器将此值减一，然后按照目的id值查路由表展开留言。如果就是必须对级连的多个交换器展开布局，可以在传送这些保护包时设置hop_count为01，2等对与之相连的第一个交换器，第二个交换器以及第三个交换器，以此类推。逻辑层在rapidio的体系结构中定义了6种基本操作，用以继续执行适当操作方式的事务和对操作方式的叙述。这6种操作方式包含：nread（念），nwrite（写下），nwrite_r(写下操作方式，但操作方式结术前须要等等一个积极响应)；swrite（流写，面向小数据量dma传输）；atomic（原子操作方式：念－修正－写下）；maintenance（保护纸盒，以rapidio专用寄存器为目标的事务，例如：系统辨认出，初始化、布局以及系统维护）。在消息传递系统中，经常采用两种机制将命令或数据从一个器件至另一个器件，一个就是dma（轻易内存出访），另一个就是messaging(消息)。采用消息传输时，传送端的只须出访目标，而不须要象dma方式那样，还须要对目标的地址空间的可知性。rapidio定义了两种不同的包格式用与消息事务，第10类包格式（doorbell）和第11类包格式，doorbell非常适合传送8bit或16bit短信息，可以用与处理器的中断等。第11类消息数据所最大的载荷是4096字节，可以由16个消息事务组成，每个最大载荷是256字节。rapidio可以支持4个讯息信箱（mailbox），每个信箱可以最多装入4个信件，这样发送方可以同时发送4个信件到同一个目标信箱。除此，rapidio也具有datastreaming的逻辑层协议，为PCB和传输通过rapidio交换器的数据流提供更多一种标准方法。积极支持单一制流事务，通过sar功能积极支持长度气门的pdu，且与内部的pdu协议毫无关系，提供更多对交互式流辨识功能；rapidio上涌就是由源id、目的id与传输链路共同组成的逻辑结构，为了积极支持紧固、较小的包长，必须对较长pdu分段处置，数据流积极支持分段传输以及重组还原成操作方式，在段落类型上主要存有：已经开始（start）、稳步（continuation）和结术（end）当然可能会存有多个稳步段。交互式上涌被定义为协议数据单元定序集，可以对各个数据流展开辨识，在输入输出器件对之间可以只存有一个单独的流，系统也可以为每一用户和流量类型的女团分配一个单独的流，采用交互式流标识最多可以标识四百万个流，特定的流量级别可以提供更多基与优先级、延后和季基夫率为等要素的流量商定，可以根据中最低位的优先次序处置互换结构中的流量。流量控制流量掌控就是任何互连技术的关键内容，rapidio提供更多了链路级的流量掌控和起新端的流量掌控两种方式，由与业务上涌与物理相连接和系统拓朴结构有关，规定流量掌控为rapidio物理层规范的内容，同时定义了重传、速度限制和基与信用三种流控方式，确保rapidio数据流的恰当传输。除了链路级的流量掌控处，同时rapidio也定义了端的至端的流量掌控机制，链路级流往下压管理很紧相连的两个器件，但对与源自多个源，播发往同一个或多个目的地的流量可以非常大程度上减少系统的性能，端的至端的流量掌控采用由互换或是端点器件产生的特定交通堵塞区努维掌控流量，通过互换器件将交通堵塞掌控包传返回源端，源端可以根据接到的掌控纸盒暂停传送数据包一定时间，通过管制源头流量去达至流量掌控的目的。单一的rapidio传输层结构使交通堵塞数据掌控纸盒的传输显得非常简单，互换结构只是把他当做普通数据包展开传输，但纸盒的优先级可能将相同。应用无线基础设施例如基站、媒体网关等，就是典型的高性能嵌入式通信系统，它们对互连的频宽、时延、复杂度、灵活性和可靠性都存有非常低的建议。而以太网rapidio正是满足用户这些建议的最佳挑选。在传统的基站中，dsp与asic或fpga之间的互连通常用外部存储器USB（emif）；dsp之间或dsp与主机之间通常用hpi或pci互连。它们的主要缺点就是：频宽大、信号线多、主从模式USB、不积极支持对等传输。另外，dsp无法轻易展开背板传输。采用srio则可以有效率的化解这些问题，大大提高无线基站的互连性能。图8表明了一种无线基站基带互连框图。在这里，srio同时实现了大部分器件之间的互连，甚至可以积极支持dsp展开轻易背板传输。通过srio互换器件互连可以进一步提高基带处置的灵活性，这种互连不利与同时实现一流的基带处置资源池架构，数据可以被送至任何一个通过srio交换器互连的处理器中，从而达至各个处理器的功率平衡，更加有效率的利用系统的整体处置能力。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10gb/s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痰统对引脚数量的限制，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。',)