為基帶的標(biāo)準(zhǔn)sRIO功能建立基礎(chǔ)的方案

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 為基帶的標(biāo)準(zhǔn)sRIO功能建立基礎(chǔ)的方案 sRIO一直以來都是用于嵌入式器件中的低延遲、高可靠性互連。目前的器件可提供超過所需sRIO規(guī)范子集的改良一包括可選sRIO擴(kuò)展規(guī)范以及專有功能集。本刊將于七、八、九月連載三篇系列技術(shù)文章，深入討論sRIO技術(shù)。其中，篇文章將詳細(xì)分析標(biāo)準(zhǔn)sRIO功能在基帶中的應(yīng)用，為下一步繼續(xù)討論如何利用預(yù)處理能力改善交換器和數(shù)據(jù)通道作鋪墊。第二篇文章將進(jìn)一步討論第二代和第三代器件如何提供更多的專有特性，以進(jìn)一步增強(qiáng)3G+基帶的性能和功能。第三篇文章將主要探討如何改良第二代和第三代sRIO器件，以提高3G+基帶處理能力的方法。 SRIO（

2、Serial RapidIO）是一種基于高性能包交換的互連技術(shù)，主要功能是完成在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的微處理器、DSP、通信和網(wǎng)絡(luò)處理器、系統(tǒng)存儲器以及外設(shè)之間高速的傳輸數(shù)據(jù)。它成功解決了處理器集成芯片之間和線路板之間的互連問題。如果合理運(yùn)用SRIO技術(shù)，可以構(gòu)成信號處理網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)整機(jī)系統(tǒng)的處理能力和靈活性。 sRIO憑借元器件中的低延遲、高可靠性互連?，F(xiàn)在，這些器件繼續(xù)進(jìn)化，出現(xiàn)了第二代和第三代交換器和端點(diǎn)器件。目前已被廣泛應(yīng)用，可提供超過所需sRIO規(guī)范子集的功能-包括可選sRIO擴(kuò)展規(guī)范以及專有功能集。 sRIO概述 sRIO使基于交換器的對等網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化（見圖1）。事實(shí)上，交換器本身的基本要求和功

3、能根據(jù)規(guī)范都是標(biāo)準(zhǔn)的。基于sRIO的交換器可實(shí)現(xiàn)的延遲和吞吐量，以及靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。這些交換器可以按照先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)（ATCA）或微型電信計(jì)算架構(gòu)（microTCA）等標(biāo)準(zhǔn)提供靈活的模塊化背板支持。ATCA（Advanced Telecom Computing Architecture）標(biāo)準(zhǔn)即先進(jìn)的電信計(jì)算平臺，它脫胎于在電信、航天、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、智能交通、軍事裝備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的新一代主流工業(yè)計(jì)算技術(shù)CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)。是為下一代融合通信及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供的一個(gè)高性價(jià)比的，基于模塊化構(gòu)造的、兼容的、并可擴(kuò)展的硬件構(gòu)架。正是為滿足這些需求而專門設(shè)計(jì)，更大的板卡尺寸和有效的散熱

4、使系統(tǒng)支持更高的運(yùn)算能力；多種高性能交換互連技術(shù)帶來高數(shù)據(jù)帶寬并實(shí)現(xiàn)控制與數(shù)據(jù)流量的分離；運(yùn)營級的一個(gè)特點(diǎn)是下一代電信網(wǎng)所要求的5個(gè)9的高可靠性，而ATCA平臺的模塊化和可擴(kuò)展性提供了直接的升級通道，方便了業(yè)務(wù)擴(kuò)展。這也就不難理解，為什么ATCA作為PICMG標(biāo)準(zhǔn)被公布以來，僅經(jīng)過了不到三年的時(shí)間，就已經(jīng)從標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識階段轉(zhuǎn)變成被多數(shù)主流廠商所承受的階段。 該sRIO標(biāo)準(zhǔn)通過采用多點(diǎn)傳送事件控制符，實(shí)現(xiàn)所有器件的同步，特別是端點(diǎn)。主機(jī)產(chǎn)生控制符，而交換器需要通過交換器本身，以的延遲將這些控制符轉(zhuǎn)發(fā)到其輸出端口上的目的地。這種能力在基帶幀同步過程中保持所有元件的同步非常有用。 所有基于sRIO的器

5、件均可限度地提供接收器控制的流量控制。這保證了器件能夠以硬件物理層的輸入端口解決流量擁塞問題，而不會丟失數(shù)據(jù)包。 規(guī)范中的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是門鈴包。這些包在sRIO系統(tǒng)中扮演端點(diǎn)中斷的角色。在基帶中，數(shù)字信號處理（DSP）使用這些中斷來表示一個(gè)完整的IQ數(shù)據(jù)塊已經(jīng)收到，處理也將開始。 基帶中的應(yīng)用 與ATCA標(biāo)準(zhǔn)相比，sRIO標(biāo)準(zhǔn)既可以實(shí)現(xiàn)模塊化而且還有助于硬件的可擴(kuò)展性。利用該靈活性的優(yōu)勢，原始設(shè)備制造商（OEM）能夠節(jié)省成本，并支持多種無線標(biāo)準(zhǔn)。已經(jīng)出現(xiàn)的理想架構(gòu)是集合到單個(gè)交換主板上的四個(gè)或更多數(shù)字信號處理器的多個(gè)基帶卡（見圖2）。 多家供給商現(xiàn)已開始提供具有sRIO互連的旗艦DSP產(chǎn)品。這些

6、DSP利用多個(gè)高性能的直接存儲器（Direct Memory Access，DMA）存取引擎，將數(shù)據(jù)從內(nèi)部存儲器傳輸?shù)絪RIO端口，能限度擴(kuò)大端口吞吐量。而且大多數(shù)器件都分配了多個(gè)器件ID，這有助于它們成為單點(diǎn)傳送ID的目標(biāo)，或者在多個(gè)DSP配置了相同多點(diǎn)傳送ID的情況下，成為多點(diǎn)傳送的接收者之一。此外，一些DSP可提供能夠接收任何目標(biāo)ID包的混雜模式。這種靈活性對于支持特定DSP的控制流量和上行數(shù)據(jù)非常重要，該數(shù)據(jù)往往是多點(diǎn)傳送到多樣性DSP的。這種混雜模式在要求有復(fù)雜數(shù)據(jù)通道的系統(tǒng)中也非常有用，因?yàn)樗芫徍吐酚上拗啤?除了DSP陣列之外，F(xiàn)PGA通常還可提供基帶協(xié)處理功能，以實(shí)現(xiàn)高度平行的

7、信號處理。 FPGA提供一定程度的物理層控制來形成系統(tǒng)流量，這樣有助于在實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)性能。這對確保接收處理器或預(yù)處理器合適的包間距（Inter-Packet Gap，IPG）計(jì)時(shí)至關(guān)重要。在基帶中采用FPGA器件能進(jìn)一步減少端點(diǎn)間的流量，確保流量間隔的一致性，而不會發(fā)生流量突發(fā)的情況。提供一致的IPG能夠使流量更好的運(yùn)行，有助于處理端點(diǎn)，防止輸入緩沖器溢出和導(dǎo)致重新發(fā)包。FPGA（FieldProgrammable Gate Array），即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的根底上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的

8、，既解決了定制電路的缺陷，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。 現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是可編程器件。與傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，F(xiàn)PGA具有不同的構(gòu)造，F(xiàn)PGA利用小型查找表（161RAM）來實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動其他邏輯電路或驅(qū)動I/O，

9、由此構(gòu)成了即可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及個(gè)模塊之間或模塊與I/O間的連接方式，并終決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能， FPGA允許無限次的編程。 基帶卡上至少可以執(zhí)行一個(gè)主處理器，開展系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)，并提供控制信息。為滿足根底設(shè)施的可用性需求，雙主機(jī)可以由具備所有合適仲裁功能的sRIO開展定義。 為了滿足上行系統(tǒng)中的幀延遲要求，或者作為一個(gè)全局存儲器，都需要執(zhí)行支持sRIO持續(xù)高吞吐量速率的大型緩沖器。為了支持給定平臺上的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)可選緩沖器元件也許會做成模塊化。許多OEM廠商已經(jīng)開始認(rèn)識到對這種分立式緩沖器的需求。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須意識到，利用端點(diǎn)存儲器（如DSP存儲器）作為中央存儲空間的方