【摘要】：下一代無線通信標(biāo)準(zhǔn)LTE已經(jīng)制定,無線通信開始向4G前進(jìn)。研制能滿足新的無線通信要求的基站處理器及其系統(tǒng)互連接口成為一個(gè)挑戰(zhàn)。YHFT-QBASE是國防科大微電子所為了滿足LTE標(biāo)準(zhǔn)而研制的一款高性能定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器。在系統(tǒng)互連方面,YHFT-QBASE采用符合RapidIO規(guī)范1.3版本的串行接口提供快速的數(shù)據(jù)傳輸。本課題針對(duì)YHFT-QBASE的需求開展RapidIO串行接口(SRIO)的研究與設(shè)計(jì)。 總線傳輸能力的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)低于處理器性能的增長(zhǎng)速度,導(dǎo)致系統(tǒng)互連的傳輸能力已成為高性能嵌入式系統(tǒng)性能提升的瓶頸。在技術(shù)和市場(chǎng)兩方面的推動(dòng)下,產(chǎn)生了專門針對(duì)嵌入式系統(tǒng)互連需求的國際互連標(biāo)準(zhǔn)——RapidIO(Rapid Input Output Interface)。RapidIO互連規(guī)范面向串行背板、芯片到芯片通信和相關(guān)串行傳輸應(yīng)用接口,以10Gbps以上的帶寬、較低的功耗預(yù)算和硬件成本成為嵌入式系統(tǒng)、特別是無線通信應(yīng)用領(lǐng)域的最佳選擇。 本文首先系統(tǒng)地研究了RapidIO互連協(xié)議架構(gòu),包括RapidIO邏輯層、傳輸層協(xié)議及物理層中的串行接口協(xié)議。在分析YHFT-QBASE系統(tǒng)互連需求的基礎(chǔ)上,定義了能夠滿足其要求的接口功能,完成其SRIO的總體方案設(shè)計(jì)。該接口通過AXI協(xié)議與DSP互連,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了AMBA-SRIO橋接部件,用于兩個(gè)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。本文設(shè)計(jì)了SRIO物理層功能,包括串行協(xié)議層和物理編碼子層(PCS)的功能,選擇Synopsys公司的串行解串器(SerDes)IP核作為SRIO物理介質(zhì)附屬層(PMA),構(gòu)建了符合RapidIO 1.3規(guī)范的SRIO。 其次,本文針對(duì)SRIO的關(guān)鍵電路SerDes進(jìn)行了研究,闡述了高速模擬電路SerDes的組成、工作原理和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),分析了組成SerDes的關(guān)鍵電路——時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路。在研究分析Synopsys公司的SerDes IP核XAUI PHY接口信號(hào)功能的基礎(chǔ)上,完成了對(duì)IP的應(yīng)用集成和功能模擬。 最后,本文對(duì)所設(shè)計(jì)的SRIO分別進(jìn)行了模塊級(jí)和系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證和分析,給出了綜合結(jié)果。結(jié)果表明,該接口實(shí)現(xiàn)了規(guī)范定義的I/O邏輯操作和門鈴事務(wù),完成了串行物理層單通道/四通道(1x/4x)的傳輸,滿足了YHFT-QBASE的設(shè)計(jì)需求。
【圖文】：

查表 5.4 可得 mpll_ncy 設(shè)置的值為 5’b00101,mpll_ncy5 設(shè)置的值為 2’b01。(3) 設(shè) 置 los_ctl_{lane}[1:0] 的 值 為 8xff ， rx_eq_val_{lane}[2:0] 、 los_lvl 和rx_dpll_mode_{lane}[2:0]的值采用推薦值。(4) 設(shè) 置 tx_atten_{lane}[2:0] 、 tx_boost_{lane}[3:0] 、 tx_edgerate_{lane}[1:0] 和tx_lvl[4:0]的值，采用推薦值。設(shè)置 rtune_do_tune 的值為 0。(5) 配置 mpll_pwron[lane]為 4xf，啟動(dòng) MPLL。配置 rx_pll_pwron[lane]為 4’b1111，啟動(dòng)接收通道。查詢 rx_pll_state[lane]的值，當(dāng)為 0xf 后繼續(xù)下面的配置。(6) 配置 rx_term_en[lane]的值為 0xf，設(shè)置 tx_en_{lane}[2:0]的值為 12x6db，啟動(dòng)發(fā)送通道。(7) 查詢 tx_done[lane]信號(hào)，值為 0xf 表示各發(fā)送通道工作正常。然后配置 rx_en[lane]為 0xf，rx_align_en[lane]為 0xf，開啟接收通道使能和接收通道的 align 功能。配置完成之后，查詢 rx_valid[lane]的值，為 0xf 表示 4 通道的接收器工作正常，SerDes 的初始化完成。根據(jù)上述步驟對(duì) SerDes 的模擬結(jié)果如圖 5.10 所示，從圖中波形可以看到，cko_word 正常輸出，rx_valid[lane]為 0xf，tx[lane]_m 和 tx[lane]_p一直輸出數(shù)據(jù)，說明 SerDes 工作正常。

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院工程碩士學(xué)位論文用圖6-3中所示的驗(yàn)證環(huán)境，，給出系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證中RapidIO讀寫請(qǐng)求和 DOORBELL務(wù)的驗(yàn)證結(jié)果。在下面的描述在中，把請(qǐng)求發(fā)送方命名為 SRIO0，請(qǐng)求接收方名為 SRIO1。SRIO1 的信號(hào)有后綴_u1，以區(qū)別于 SRIO0 的同名信號(hào)。1 NREAD圖 6.4 所示是 NREAD 操作請(qǐng)求發(fā)送和接收的波形圖，圖 6.5 是 NREAD 操作據(jù)返回波形圖，這個(gè)測(cè)試用例需要讀取 8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，分兩次傳輸。讀操作過程是，YHFT-QBASE0 的 DMA 在 AXI 從機(jī)的讀通道上輸入讀請(qǐng)求，把讀地，讀取數(shù)據(jù)的大小等控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⑤斎虢o SRIO0。按照 AXI 協(xié)議的要求，valid 和 arready 有一個(gè)周期的重疊就認(rèn)為輸入完成。這個(gè)讀請(qǐng)求被 SRIO0 轉(zhuǎn)換為apidIO 讀請(qǐng)求包發(fā)送給 SRIO1。這個(gè)讀請(qǐng)求被 SRIO1 轉(zhuǎn)換為 AXI 的讀請(qǐng)求在 AXI機(jī)的讀通道上輸出給 YHFT-QBASE1 的 DMA。YHFT-QBASE1 把存儲(chǔ)器中相應(yīng)址的數(shù)據(jù)給返回給 SRIO1。SRIO1 把數(shù)據(jù)打包成 RapidIO 格式的響應(yīng)包返回給IO0。SRIO0 接收到數(shù)據(jù)之后，在從機(jī)的讀通道上把數(shù)據(jù)交給 YHFT-QBASE0。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP368.12

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本文編號(hào)：2679383