基于信号处理系统的接口芯片的设计

新型嵌入式系统采用基于交叉开关的互连模式,用于系统互连的交叉开关是以RapidIO协议为核心的。Ra-pidIO协议是一个点对点的,包交换的协议。通过对RapidIO协议的研究,掌握了实现该协议的关键技术,并使用Xilinx公司的FPGA(可编程门阵列)芯片实现了基于RapidIO核的终端设备,并通过软件仿真和硬件实验系统对其功能进行验证。     

信号处理系统高性能网络关键技术的研究

新型通用嵌入式信号处理系统是基于分组交换网络实现的。在嵌入式系统中,其中一个关键的问题是设计高性能和高可靠性的分组网络,解决多个处理器高速互连,进一步提高信号处理系统的整体性能。RapidIO协议是商业联盟协会为了解决嵌入式系统高速互连的问题于2001年3月提出的,该文根据协议的要求和应用范围,以及信号处理系统的特点,将该协议用于解决信号处理系统高速互连的问题,提出了一种能适用于RapidIO分组交换网络不同拓扑结构的路由策略,最后运用概率模型对此分组交换网络的一些性能进行了比较详细的分析。该文通过对实现RapidIO协议关键技术的研究和对系统性能的分析,对建立基于RapidIO协议的通用高速信号处理系统具有重要的意义。     

支持多种传输模式的双通路串行RapidIO设计与实现

传统的串行RapidIO2.1接口支持3种通道模式(1×、2×、4×)。在2×或1×模式下,4条物理链路只有2条或1条在进行数据传输,其余链路被闲置,造成带宽浪费;另外,一个RapidIO接口只能与一个目的端互连。基于传统的串行RapidIO2.1接口协议,设计了一种支持双通路传输的串行RapidIO接口,通过PCS层的可配置交叉开关共实现14种传输模式,双通路模式下可同时和两个串行RapidIO接口互连。双通路RapidIO提高了RapidIO系统互连的灵活性和传输带宽。实验结果表明,在1×或2×模式下,双通路传输的传输带宽是传统设计的两倍;4×模式下,双通路RapidIO的有效带宽与传统单通路RapidIO的相同。     

基于VxWorks的RapidIO-IP设计与实现

在研究RapidIO互连标准和TCP/IP协议的基础上,设计RapidIO-IP架构,分析VxWorks操作系统中END的工作原理和SBC8641D平台上RapidIO总线的工作机制,对基于RapidIO的END驱动需要实现的几个关键技术进行攻克,成功实现了RapidIO-IP,为RapidIO协议在嵌入式系统中的应用奠定了基础。     

VxWorks下RapidIO互连系统的实现

介绍RapidIO协议和以MPC8641D处理器及Tsi578交换芯片组成的RapidIO互连系统硬件平台,在此平台上进行基于VxWorks操作系统的RapidIO驱动开发,实现RapidIO的主要功能,如读写、消息传递、门铃事务等,并对RapidIO通信机制进行带宽和时延的测试,验证RapidIO通信的基本功能和性能。     

基于RapidIO和存储映射的高速互连网络

分析当前高速互连网络中同时存在的TCP/IP, GAMMA, InfiniBand, SCI等技术的实现机制,介绍RapidIO高性能总线技术。研究RapidIO协议和MPC8548处理器的相关技术,提出在RapidIO高速互连网络中实现存储映射的通信技术解决方案。     

基于Clos网络的高阶路由器结构

路由器为高性能互连网络的关键组成部分，利用高阶路由器可灵活构建网络直径低、路由路径丰富、容错性能高的拓扑结构。分层结构将整个路由器分成多个子交叉开关实现，子交叉开关规模较小，典型实现为子交叉开关的数量等于路由器端口数，每个子交叉开关对应一个输入/输出端口。分层结构每个子交叉开关的输入和输出都设有缓冲区，导致分层结构路由器内部有大量缓冲区，扩展性受限。网络结构将用于构建系统的网络拓扑实现在片内，如通过网格、全互连或胖树连接较小的交换机，并通过集成电路技术实现在一个路由器中，对外表现为一个高阶路由器。网络结构成本低，构建系统网络后除了要考虑系统网络拓扑的性能，还需要考虑路由器本身的路由问题。提出基于Clos网络的分层结构路由器，综合了传统分层结构高性能和网络结构低成本的优点，并提出2种Clos网络的调度算法，在均匀流量模式下接近100%带宽，RTL综合评估其实现最多减少面积25.9%。     

新型高性能RapidIO互连技术研究

本文较为全面地介绍了RapidIO的主要技术特点，从RapidIO的体系结构、系统拓扑结构、物理接口、流控机制、报文特征、性能特点等多个方面对RapidIO互连技术进行了深入研究，并提出了一种基于RapidIO互连技术的CC-NUMA分布共享存储的系统方案。     

基于RapidIO的高性能通信接口的设计与实现

在高性能计算领域中,集群系统对于高速互连网络的要求越来越高.通过研究将RapidIO用于集群系统的高速互连网络,设计并且实现了基于RapidIO的高性能通信接口,该接口针对MPI高度优化,并且充分利用RapidIO的硬件优势,具有基于优先级的多流、可靠有序的数据包传输等特点,并且使用了空闲缓存池提高性能.实验数据表明,在带宽和延迟上,该专用接口都比原来的接口有优势.     

基于多处理器的高速RapidIO

在典型的嵌入式系统中,系统内不同组件之间的通信速率成为制约嵌入式系统性能的瓶颈。针对传统共享总线遇到的困难,通过分析高速串行RapidIO(SRIO)接口协议及其应用,研究SRIO在多处理器系统互连中的应用及基于SRIO的加载技术。利用该协议实现的多DSP读写操作的速率达到每通道3.125 Gb/s,效率达到86%,DSP可通过SRIO实现加载。     

一种RapidIO IP核的设计与验证

RapidIO总线是第三代总线的代表,是处理器之间实现互联的最佳选择。但国内对于此技术的研究尚处于起步阶段,使用者也多以购买国外成熟IP为主。文中基于RapidIO V1.3协议,介绍了一种RapidIO总线的设计和实现方法,之后对其进行了全面的虚拟平台测试和FPGA平台测试。测试结果表明,该RapidIO总线符合RapidIO V1.3协议,且设计实现方式简单,复用性好,可以作为RapidIO接口方便地应用于FPGA和芯片设计中。     

基于FPGA的交换机芯片配置器设计

高速组合导航信息处理机采用了高速串行RapidIO总线来连接系统中的各功能模块,进行模块间的数据传输。为满足处理机内多点之间互联互通的需求,系统增加了一块SRIO交换板,交换板上CPS1848交换芯片的路由配置成为了研究的关键问题。为解决上述问题,通过分析CPS1848交换芯片的技术特点,提出了一种基于FPGA的交换机芯片配置器技术方案。详细描述了以时序控制模块为核心的由八个模块组成的配置器的组成结构和功能,并采用FPGA集成开发工具ISE对配置器进行了设计与实现。经过仿真验证,结果表明,配置器可通过I^2C总线完成对CPS1848芯片的初始化路由配置,实现系统RapidIO数据包的路由交互传输。     

基于RDMA的Rapidl0用户态通信接口实现

作为一款高性能的嵌入式互联协议,RapidIO支持RDMA操作以获得高性能.目前,针对RapidIO通信接口只有以太网模拟器,这种实现机制限制了RapidIO通信性能的发挥.参考国内外基于RDMA的通信协议实现方法,并结合RapidIO互联协议的特点,提出了一套基于RDMA技术的RapidIO用户态通信接口实现方法.在此基础上,验证了通信接口的性能并对实现方案进行了多种优化.经比较,实现的RapidIO通信接口数据吞吐量是目前所有已知的RapidIO通信接口中最高的.     

基于FPGA实现的高速串行交换模块实现方法研究

采用Xlinx公司的Virtex5系列FPGA设计了一个用于多种高速串行协议的数据交换模块,并解决了该模块实现中的关键问题。该交换模块实现4X模式RapidIO协议与4X模式PCI Express协议之间的数据交换,以及自定义光纤协议与4X模式PCIExpress协议之间的数据交换,实现了单字读写以及DMA操作,并提供高速稳定的传输带宽。     

基于RapidIO的多DSP互联仿真实现

RapidIO协议作为数据通信协议之一在嵌入式系统开发中具有重要作用, 适合短距离, 需要多处理单元合作的应用场景, 例如多DSP构成的板卡系统. BWDSP芯片作为一款高性能数字信号处理器, 其丰富的计算资源在雷达信号处理等领域具有重要潜力. 硬件设计开发中, 直接采用已有数据通信协议很难适配具体硬件资源导致最终产品的数据传输性能较低. 因此需要结合具体硬件模型, 进行数据通信交换模型仿真建模设计, 提高数据传输效率. 本文首先介绍了RapidIO协议和BWDSP体系架构, 然后设计了基于SystemC语言的串行RapidIO交换模型, 最后设计实现了BWDSP虚拟平台. 本文设计的BWDSP虚拟平台功能符合实际RapidIO协议标准, 对硬件产品开发具有一定指导意义.     

基于RapidIO的实时CORBA中间件实现

为了解决CORBA传统传输协议TCP/IP的时延不确定问题,提出了使用基于点对点的包交换RapidIO协议来替代TCP/IP的方法,研究了CORBA的可插拔传输协议框架,从而实现了CORBA报文在RapidIO总线上的传输。测试结果显示,基于RapidIO的CORBA实时性优于基于TCP/IP的CORBA。