0 引言

　　RapidIO是一種高性能、低引腳數(shù)、基于包交換的互連架構(gòu)，是為滿足未來(lái)高性能嵌入式系統(tǒng)需求而設(shè)計(jì)的一種開(kāi)放式互連技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）唯一授權(quán)的嵌入式互連技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。RapidIO互連接口延時(shí)小、吞吐量高，在電子對(duì)抗、聲納以及雷達(dá)等軍用設(shè)備中應(yīng)用廣泛[1]。控制符作為協(xié)議的重要組成部分，主要用于鏈路維護(hù)，包定界，錯(cuò)誤報(bào)告以及錯(cuò)誤恢復(fù)等，是進(jìn)行正常通信必不可少的信息單元，在RapidIO端點(diǎn)設(shè)備和交換設(shè)備中均發(fā)揮不可替代作用，占據(jù)重要的地位[2]。本文針對(duì)RapidIO_2.2規(guī)范，提出一種快速正確產(chǎn)生控制符的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法[3]。仿真結(jié)果表明，在滿足控制條件的情況下，下一周期即可產(chǎn)生正確的控制符，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。

1 控制符格式的介紹

　　控制符分為長(zhǎng)控制符和短控制符，長(zhǎng)短控制符的格式分別如圖1所示，其中(a)為短控制符格式，(b)為長(zhǎng)控制符格式。控制符有兩個(gè)字段，一個(gè)是stype0字段，一個(gè)是stype1字段。stype0與parameter0和parameter1配合工作，構(gòu)成信息字段，表明端口傳遞各種類型控制符的狀態(tài)，其編碼如表1[2]所示。stype1則與cmd配合工作，構(gòu)成功能字段，用于鏈路維護(hù)或者傳輸定界的請(qǐng)求等，其編碼如表2[2]所示。短控制符有24位，長(zhǎng)控制符有48位，長(zhǎng)控制符與短控制符相似，其對(duì)應(yīng)字段的名稱、功能和編碼都相同，唯一不同的是某些字段的位寬不同，這里不再贅述。

2 控制符產(chǎn)生的設(shè)計(jì)

　　綜上可知，控制符主要由三個(gè)部分構(gòu)成，分別為stype0、stype1和CRC，其中CRC為鏈路檢錯(cuò)機(jī)制[2]，這里不予討論，stype0和stype1分別為控制符的兩個(gè)域。parameter0和parameter1配合stype0一起工作，根據(jù)stype0的功能產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的字段，用于指示鏈路的各種狀態(tài)信息；cmd則配合stype1一起工作，根據(jù)stype1的功能產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的cmd字段，用于鏈路各種控制功能。基于此，本設(shè)計(jì)將stype0和stype1兩個(gè)域拆分為stype0 function generator和stype1 function generator，兩個(gè)域分別設(shè)計(jì)分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制符。對(duì)于stype0 function generator來(lái)說(shuō)，首先根據(jù)鏈路控制信號(hào)產(chǎn)生stype0的類型，然后根據(jù)stype0的類型選擇并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的parameter0字段和parameter1字段[4]，stype1 function generator工作機(jī)制與此相同。值得說(shuō)明的是：status控制符是stype0默認(rèn)的也是常用的控制符，同時(shí)也是鏈路初始化時(shí)使用的控制符；NOP則是stype1默認(rèn)的控制符[2]。控制符是由stype0和stype1的任意組合共同構(gòu)成，例如，當(dāng)stype0要發(fā)送一個(gè)包接收控制符PA，stype1不需要產(chǎn)生特定的控制符時(shí)，則產(chǎn)生NOP，由PA和NOP共同構(gòu)成控制符。形成的各個(gè)控制信號(hào)在一定的控制條件下產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的字段，然后根據(jù)鏈路IDLE的使用情況產(chǎn)生長(zhǎng)控制符或短控制符[5]，最后通過(guò)控制符選擇模塊發(fā)送出去。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示[6]，下面對(duì)框圖中每個(gè)模塊的作用進(jìn)行闡述。

　　(1)Initialization sequence：初始化序列模塊用于初始化序列及初始化鏈路。當(dāng)端口完成初始化以后要對(duì)鏈路進(jìn)行初始化，當(dāng)端口收到連續(xù)的指定數(shù)量無(wú)錯(cuò)誤的狀態(tài)控制符以后，則表明鏈路初始化已經(jīng)完成。

　　(2)Stype0 function generator：此模塊用于產(chǎn)生stype0的狀態(tài)信息并且根據(jù)狀態(tài)信息產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的parameter0字段和parameter1字段。若控制信號(hào)無(wú)效，即不需要產(chǎn)生特定的控制符時(shí)，status即為默認(rèn)的stype0控制符。

　　(3)Stype1 function generator：Stype1是功能字段，此模塊用于產(chǎn)生stype1功能字段并且根據(jù)功能字段產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的cmd字段。若控制信號(hào)無(wú)效，即不需要產(chǎn)生特定的控制符時(shí)，NOP為默認(rèn)的stype1控制符。

　　(4)Short control symbol creation：在IDLE1(短空閑序列)置位的情況下，根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的短控制符。

　　(5)Long control symbol creation：在IDLE2(長(zhǎng)空閑序列)置位的情況下，根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)控制符。

　　(6)Control symbol selector：根據(jù)鏈路上IDLE1和IDLE2的使用情況，選擇合適的控制符。長(zhǎng)短控制符在鏈路上的使用情況是依據(jù)IDLE(空閑序列)的使用情況而定的。當(dāng)鏈路使用IDLE1時(shí)，此時(shí)傳輸控制符為短控制符，當(dāng)鏈路使用IDLE2時(shí)，傳輸控制符為長(zhǎng)控制符。而IDLE的使用情況主要依據(jù)鏈路速率而定，當(dāng)鏈路小于5.5 GB并且收發(fā)兩端不使用自適應(yīng)均衡(Adaptive Equalization，AE)的情況下，鏈路使用IDLE1；而鏈路速率大于5.5 GB并且收發(fā)兩端具有AE功能的情況下鏈路使用IDLE2[2]。若鏈路雙方都支持IDLE2且鏈路速率小于5.5 GB時(shí)，也可通過(guò)鏈路協(xié)商進(jìn)而使用IDLE2。

　　綜上所述，本設(shè)計(jì)采用流水線設(shè)計(jì)的思想將控制符根據(jù)其不同功能、不同字段進(jìn)行拆分，拆分后根據(jù)控制條件分別設(shè)計(jì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)字段，最后將設(shè)計(jì)的結(jié)果拼接、選擇進(jìn)而發(fā)送，可以達(dá)到快速正確產(chǎn)生控制符的目的，并且可以連續(xù)地產(chǎn)生不同的控制符。

3 仿真測(cè)試

　　將本文中控制符產(chǎn)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真測(cè)試，仿真結(jié)果如圖3所示。其中圖3(a)所示為短控制符的產(chǎn)生。協(xié)議規(guī)定當(dāng)端口初始化完成以后，在VC=0的情況下，要連續(xù)發(fā)送16個(gè)status控制符以使鏈路初始化；若VC=1，則要連續(xù)發(fā)送15個(gè)status控制符和1個(gè)vcstatus控制符來(lái)完成鏈路初始化[2]。本次仿真以VC=0為例，從圖中信號(hào)可以看出，在端口初始化完成以后，連續(xù)發(fā)送了16個(gè)status控制符，從而使得鏈路初始化完成。

　　圖3(b)為產(chǎn)生長(zhǎng)控制符仿真測(cè)試圖。stype0產(chǎn)生的是PA，stype1產(chǎn)生的是sop。產(chǎn)生PA的情況有多種，有一個(gè)計(jì)數(shù)器outstanding_pa_ctr專門計(jì)數(shù)未能及時(shí)處理發(fā)送的PA的數(shù)目，當(dāng)鏈路初始化完成以后，只要outstanding_pa_ctr的值不為零則發(fā)送PA控制符；或者當(dāng)PA的數(shù)目太多超過(guò)一定值之后，亦或buf的狀態(tài)已經(jīng)過(guò)期，都要產(chǎn)生PA控制符，本仿真圖以第一種情況為例。對(duì)于sop的產(chǎn)生也有多種情況，若sop信號(hào)有效，同時(shí)配置模塊允許其advance，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生sop控制符；若上個(gè)周期eop有效，但是下個(gè)周期即將到來(lái)sop，此時(shí)要把eop重寫(xiě)為sop，產(chǎn)生sop控制符。本文以第二種情況為例。本設(shè)計(jì)短控制符為32位，其中頭部包含8位的包定界符；長(zhǎng)控制符為64位，其中頭部和尾部各自包含一個(gè)包定界符。

4 結(jié)論

　　本文針對(duì)RapidIO_2.2協(xié)議進(jìn)行開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)了控制符的產(chǎn)生。根據(jù)控制符的特點(diǎn)，對(duì)其不同的功能字段進(jìn)行拆分，采用流水線的設(shè)計(jì)思想，流水產(chǎn)生各個(gè)字段最后拼接發(fā)送。仿真結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)可以快速正確地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)功能的長(zhǎng)短控制符，滿足預(yù)期目標(biāo)，為器件的正常通信提供了有力的保障。

參考文獻(xiàn)

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