串行 RapidIO: 高性能嵌入式互连技术

RapidIO网络主要由两种器件，终端器件（End Point）和交换器件（Switch）组成。终端器件是数据包的源或目的地，不同的终端器件以器件ID来区分。RapidIO支持8 bits 或 16 bits器件ID，因此一个RapidIO网络最多可容纳256或65536个终端器件。与以太网类似，RapidIO也支持广播或组播，每个终端器件除了独有的器件ID外，还可配置广播或组播ID。交换器件根据包的目地器件ID进行包的转发，交换器件本身没有器件ID。

RapidIO的互连拓扑结构非常灵活，除了通过交换器件外，两个终端器件也可直接互连。以德州仪器(TI)的TMS320C6455 DSP为例，它有4个3.125G的SRIO口，它可支持的拓扑结构如图4所示。

图4 RapidIO支持灵活多样的拓扑结构
物理层协议

RapidIO 1.x 协议定义了以下两种物理层接口标准：

1. 8/16 并行LVDS协议
2. 1x/4x 串行协议 (SRIO)

并行RapidIO由于信号线较多（40～76）难以得到广泛的应用，而1x/4x串行RapidIO仅4或16个信号线，逐渐成为主流，所以本文仅介绍串行RapidIO。

串行RapidIO基于现在已广泛用于背板互连的SerDes（Serialize Deserialize）技术，它采用差分交流耦合信号。差分交流耦合信号具有抗干扰强、速率高、传输距离较远等优点。差分交流耦合信号的质量不是由传统的时序参数来衡量，而是通过眼图来衡量，眼图中的“眼睛”张得越开则信号质量越好。图5是一个典型的串行RapidIO信号的眼图。

图5 串行RapidIO信号眼图

差分信号的强弱由一对信号线的电压差值表示，串行RapidIO协议规定信号峰－峰值的范围是200mV－2000mV。信号幅度越大，则传输距离越远，RapidIO协议按信号传输距离定义两种传输指标：

1. 短距离传输(Short Run)，=50厘米，主要用于板内互连，推荐的发送端信号峰－峰值为500mV－1000mV
2. 长距离传输(Long Run)，>50厘米，主要用于板间或背板互连，推荐的发送端信号峰－峰值为800mV－1600mV

为了支持全双工传输，串行RapidIO收发信号是独立的，所以每一个串行RapidIO口由4根信号线组成。标准的1x/4x 串行RapidIO接口，支持四个口，共16根信号线。这四个口可被用作独立的接口传输不同的数据；也可合并在一起当作一个接口使用，以提高单一接口的吞吐量。

德州仪器TMS320C6455 DSP上集成了标准的1x/4x串行RapidIO接口，如图6所示。

图6德州仪器TMS320C6455 DSP 1x/4x 串行RapidIO接口框图