使用FPGA實(shí)現(xiàn)高速串行交換模塊的方法詳細(xì)說(shuō)明

　　采用Xlinx公司的Virtex5系列FPGA設(shè)計(jì)了一個(gè)用于多種高速串行協(xié)議的數(shù)據(jù)交換模塊，并解決了該模塊實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵問(wèn)題。該交換模塊實(shí)現(xiàn)4X模式RapidlO協(xié)議與4X模式PCI Express協(xié)議之間的數(shù)據(jù)交換，以及自定義光纖協(xié)議與4X模式PCI Express協(xié)議之間的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了單字讀寫以及DMA操作，并提供高速穩(wěn)定的傳輸帶寬。

　　隨著FPGA應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大以及對(duì)速度需求的不斷提升，集成高速串行模塊的FPGA已經(jīng)應(yīng)用于市場(chǎng)。以Xilinx的Virtex5系列為代表的集成GTPRocketlO模塊的FPGA受到廣泛關(guān)注。以XC5LX50T為例，這款FPGA集成了一個(gè)PCIE的Endpoint以及12個(gè)可以支持6 Gb／s以上的高速串行接H模塊，支持串行RapidIO、fiber channel以及其他多種串行協(xié)議。

　　高速串行接口是系統(tǒng)互聯(lián)的核心，業(yè)內(nèi)使用較多的是應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)互聯(lián)的串行RapidlO協(xié)議、應(yīng)用于PCI系統(tǒng)互聯(lián)的PCI Express協(xié)議以及存儲(chǔ)中廣泛使用的Fibre光纖協(xié)議。在數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)應(yīng)用中，多種接口的應(yīng)用使得存儲(chǔ)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，然而針對(duì)某些特定的以磁盤為存儲(chǔ)媒介的系統(tǒng)，PCI Ex．press協(xié)議仍然占據(jù)優(yōu)勢(shì)。標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1。

　　由圖l可知，F(xiàn)ibre采集卡控制磁盤陣列的文件系統(tǒng)，PCIE轉(zhuǎn)存卡接收數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。2塊板卡插在服務(wù)器提供的PCIE插槽上，通過(guò)PCIE協(xié)議交換數(shù)據(jù)。Fibre采集卡是成熟的硬件設(shè)備，而針對(duì)不同的數(shù)據(jù)采集設(shè)備

　　只需要提供不同接口的PCIE轉(zhuǎn)存卡。因此針對(duì)于應(yīng)用最廣泛的RapidlO和光纖接口協(xié)議，實(shí)現(xiàn)PCIExpress到Ra．pidIO以及光纖協(xié)議的數(shù)據(jù)交換就非常有意義。

　　本文以光纖存儲(chǔ)為背景，用Xilinx公司的XC5L）（50rr實(shí)現(xiàn)4X模式串行RapidlO到4XPCIE的數(shù)據(jù)交換以及2X模式的光纖接口到4X模式的PCIE的數(shù)據(jù)交換。本文給出了整個(gè)交換模塊的原理框圖并解決了RocketlO模塊設(shè)計(jì)上的關(guān)鍵問(wèn)題。