串行RapidIO: 高性能嵌入式互連技術(shù)

像以太網(wǎng)一樣，RapidIO也是基于包交換的互連技術(shù)。如圖3所示，RapidIO包由包頭、可選的載荷數(shù)據(jù)和16位CRC校驗(yàn)組成。包頭的長(zhǎng)度因?yàn)榘愋筒煌赡苁鞘畮椎蕉畮鬃止?jié)。每包的載荷數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不超過(guò)256字節(jié)，這有利于減少傳輸時(shí)延，簡(jiǎn)化硬件實(shí)現(xiàn)。

圖3 RapidIO包格式

上述包格式定義兼顧了包效率及組包/解包的簡(jiǎn)單性。RapidIO交換器件僅需解析前后16位，以及源/目地器件ID，這簡(jiǎn)化了交換器件的實(shí)現(xiàn)。

邏輯層協(xié)議

邏輯層定義了操作協(xié)議和相應(yīng)的包格式。RapidIO支持的邏輯層業(yè)務(wù)主要是直接IO/DMA（Direct IO/ Direct Memory Access）和消息傳遞（Message Passing）。

直接IO/DMA模式是最簡(jiǎn)單實(shí)用的傳輸方式，其前提是主設(shè)備知道被訪問(wèn)端的存儲(chǔ)器映射。在這種模式下，主設(shè)備可以直接讀寫從設(shè)備的存儲(chǔ)器。直接IO/DMA在被訪問(wèn)端的功能往往完全由硬件實(shí)現(xiàn)，所以被訪問(wèn)的器件不會(huì)有任何軟件負(fù)擔(dān)。從功能上講，這一特點(diǎn)和TI DSP的傳統(tǒng)的主機(jī)接口（HPI）類似。但和HPI口相比，SRIO帶寬大、引腳少，傳輸方式更靈活。

消息傳遞模式則類似于以太網(wǎng)的傳輸方式，它不要求主設(shè)備知道被訪問(wèn)設(shè)備的存儲(chǔ)器狀況。數(shù)據(jù)在被訪問(wèn)設(shè)備中的位置則由郵箱號(hào)（類似于以太網(wǎng)協(xié)議中的端口號(hào)）確定。從設(shè)備根據(jù)接收到的包的郵箱號(hào)把數(shù)據(jù)保存到對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)，這一過(guò)程往往無(wú)法完全由硬件實(shí)現(xiàn)，而需要軟件協(xié)助，所以會(huì)帶來(lái)一些軟件負(fù)擔(dān)。

傳輸層協(xié)議

RapidIO是基于包交換的互連技術(shù)，傳輸層定義了包交換的路由和尋址機(jī)制。

RapidIO網(wǎng)絡(luò)主要由終端器件（End Point）和交換器件（Switch）組成。終端器件是數(shù)據(jù)包的源或目的地，不同的終端器件以器件ID來(lái)區(qū)分。RapidIO支持8位或 16位器件ID，因此一個(gè)RapidIO網(wǎng)絡(luò)最多可容納256或65536個(gè)終端器件。與以太網(wǎng)類似，RapidIO也支持廣播或組播，每個(gè)終端器件除了獨(dú)有的器件ID外，還可配置廣播或組播ID。交換器件根據(jù)包的目地器件ID進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)，交換器件本身沒(méi)有器件ID。

RapidIO的互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常靈活，除了通過(guò)交換器件外，兩個(gè)終端器件也可直接互連。以TI的TMS320C6455 DSP為例，它有4個(gè)3.125G的SRIO口，可支持的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 RapidIO支持靈活多樣的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)

物理層協(xié)議

RapidIO 1.x 協(xié)議定義了以下兩種物理層接口標(biāo)準(zhǔn)：8/16 并行LVDS協(xié)議和1x/4x 串行協(xié)議 (SRIO)。

并行RapidIO由于信號(hào)線較多（40～76）難以得到廣泛的應(yīng)用，而1x/4x串行RapidIO僅4或16個(gè)信號(hào)線，逐漸成為主流。