RAPIDIO系统调研报告书

1、. . . . RapidIO系统互连调研报告一、RapidIO简介RapidIO是由Motorola和Mercury等公司率先倡导的一种高性能、 低引脚数、 基于数据包交换的互连体系结构，是为满足现在和未来高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互连技术标准。RapidIO主要应用于嵌入式系统部互连，支持芯片到芯片、板到板间的通讯，可作为嵌入式设备的背板（Backplane）连接。Rapid IO协议由逻辑层、传输层和物理层构成。逻辑层定义了所有协议和包格式。这是对终端进行初始化和完成传送的很有必要的信息。传输层为数据包从一个终端到另一个终端通道的必要信息。物理层描述了设备之间接口协议，例如包

2、传装置，流量控制，电特性与低级错误管理等。Rapid IO分为并行Rapid IO标准和串行Rapid IO标准，串行 RapidIO是指物理层采用串行差分模拟信号传输的RapidIO标准。Rapid IO行业协会成立于 2000年，其宗旨是为嵌入式系统开发可靠的、 高性能、 基于包交换的互连技术，2001 年正式发表其基本的规。2003 年10 月，国际标准组织（ISO）和国际电工委员会(IEC)一致通过了RapidIO互连规，即ISO/IEC DIS 18372，这使RapidIO(ISO)成为嵌入式互连技术方面得到授权的唯一标准。RapidIO 的规发布历史如下：2001年3月，发布Ra

3、pidIO 1.1规；2002年6月，发布RapidIO 1.2规；2005年2月，发布RapidIO 1.3规；2007年6月，发布RapidIO 2.0规；2009年8月，发布RapidIO 2.1规；2011年5月，发布RapidIO 2.2规。Rapid IO 1.x标准支持的信号速率为1.25GHz、2.5GHz和3.125GHz； RapidIO 2.x标准在兼容Rapid IO 1.x标准基础上，增加了支持5GHz和6.25GHz的传输速率 。RapidIO 已有超过10 年的历史，仍然生机勃勃，它还在继续为开发人员提供高速、先进的通讯技术：可对许多集成电路、板卡、背板与计算机系

4、统供应商提供支持。目前，支持RapidIO 标准的厂商有：Mercury Computer Systems、Freescale Semiconductor、Lucent-Alcatel、PMC-Sierra、Texas Instruments、Tundra Semiconductor、WindRiver、AMCC、Curtiss-Wright Controls、GE Fanuc 等，也就是说世界上几乎所有的嵌入式主流厂商都已经支持RapidIO 技术，显然，RapidIO 势在必行。发展至今，开发人员有100 多种基于RapidIO 的产品可供选择，这些产品涵盖了各种开发工具、嵌入式系统、IP

5、、软件、测试与测量设备与半导体(ASIC、DSP、FPGA)等。二、RapidIO互联芯片RapidIO互联主要通过RapidIO交换芯片实现，研制RapidIO交换芯片的厂商主要有Tundra公司、IDT公司和Redswitch公司等。Redswitch公司的产品与应用都较少，Tundra公司后并入IDT公司。IDT公司提供了多种高性能，低功耗的RapidIO交换芯片，介绍几种应用较多的RapidIO芯片：1) CPS-1848CPS-1848芯片基于RapidIO 2.1规，共有48路串行通道，可以灵活配置为12×4，18×2，18×1的端口工作方式，端口数最

6、多可以配置为18个，芯片部交换带宽达到240Gbps，提供无阻塞的全双工交换能力。高性能的SerDes通道可以实现单路1.25、2.5、3.125、5.0或6.25Gbaud的传输速率。2 CPS-1432CPS-1832芯片基于RapidIO 2.1规，共有32路串行通道，可以灵活配置为8×4，14×2，14×1的端口工作方式，端口数最多可以配置为14个，芯片部交换带宽达到160Gbps，提供无阻塞的全双工交换能力。高性能的SerDes通道可以实现单路1.25、2.5、3.125、5.0或6.25Gbaud的传输速率。3 CPS-1616CPS-1616芯片基于

7、RapidIO 2.1规，共有16路串行通道，可以灵活配置为4×4， 8×2，16×1的端口工作方式，端口数最多可以配置为16个，芯片部交换带宽达到80Gbps，提供无阻塞的全双工交换能力。高性能的SerDes通道可以实现单路1.25、2.5、3.125、5.0或6.25Gbaud的传输速率。4. Tsi578Tsi578芯片是Tundra公司推出的RapidIO交换产品，后并入IDT公司，该芯片基于RapidIO 1.3规，共有16路串行通道，可以灵活配置为8×4或 16×1的端口工作方式，端口数最多可以配置为16个，芯片部交换带宽达到80G

8、bps，提供无阻塞的全双工交换能力。高性能的SerDes通道可以实现单路1.25、2.5或3.125Gbaud的传输速率。三、RapidIO系统1.Kontron（控创）AM4100 PowerPC板卡AM4100是控创电子推出的双核的PowerPC处理器板，采用标准AMC接口，在ATCA或TCA系统中主要应用于协议处理与数据控制。主要技术指标：1) Freescale双核MPC8641D处理器2) 1路RapidIO×1或PCIe×1接口可选配2.Kontron（控创）AM4101 PowerPC板卡和AM4100功能类似，AM4101也是控创电子推出的双核的PowerP

9、C处理器板，采用标准AMC接口，在ATCA或TCA系统中主要应用于协议处理与数据控制。和AM4100的不同之处主要是AM4101的RapidIO和PCIe接口是分开的，而在AM4100中， RapidIO和PCIe接口是复用的。主要技术指标：1) Freescale双核MPC8641D处理器2) 1路RapidIO×1接口3) 1路PCIe×1接口3.Kontron（控创）OM6040 AMC机箱OM6040是控创电子推出的MicroTCA系统机箱，用于加固的AMC板卡互联，机箱采用标准AMC接口，最多可插入4块AMC板卡。通过一块MCH管理板，可以实现千兆以太网、PCIe

10、和RapidIO的交换功能，其中，RapidIO交换采用IDT公司的交换芯片。主要技术指标：1) 4路AMC接口，支持热插拔2) 背板单星形拓扑结构3) 支持RapidIO 1×交换4) Linux操作系统4. CommAgility AMC-2C87W3双DSP+FPGA板卡CommAgility来自英国，是一家在信号处理领域开发AMC板卡的公司，中国区域的代理为博弈泰科科技。AMC-2C87W3是该公司开发的双DSP+FPGA的处理器板卡，该板卡采用标准AMC接口，双DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO交换芯片互联，交换芯片为IDT Tsi578。主要技

11、术指标如下：1) 双DSP，采用TI TCI6487多核DSP，1.2GHz，每个DSP有两路1×RapidIO接口2) Xilinx Virtex-5 LX110T-2 FPGA，一路4×RapidIO接口3) 通过AMC接口扩展3路4×RapidIO接口5. CommAgility AMC-2C6616双DSP+FPGA板卡AMC-2C6616是CommAgility公司开发的双DSP+FPGA的处理器板卡，该板卡采用标准AMC接口，双DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO交换芯片互联，交换芯片为IDT CPS-1848，RapidIO

12、接口都符合RapidIO2.1规。主要技术指标如下：1) 双DSP，TI TMS320TCI6616多核DSP，1.2GHz，1 G64位 DDR3-1600 SDRAM2) 每个DSP均有一路4×RapidIO V2.1接口与交换芯片互联，数据速率高达20Gbps3) Xilinx Virtex-6TM FPGA，两路4×RapidIO V2.1接口与交换芯片互联，单端口数据速率高达20Gbps4) 通过AMC接口扩展两路4×RapidIO V2.1接口5) 前面板出两路mini-SAS接口，可配置为4×RapidIO V2.16. CommAgili

13、ty AMC-2C6670双DSP+FPGA板卡AMC-2C6670是CommAgility公司开发的双DSP+FPGA的处理器板卡，该板卡采用标准AMC接口，双DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO 交换芯片互联，交换芯片为IDT CPS-1848，RapidIO接口都符合RapidIO2.1规。主要技术指标如下：1) 双DSP，TITMS320C6670多核DSP，1.2GHz，1 G64位 DDR3-1600 SDRAM2) 每个DSP均有一路4×RapidIO V2.1接口与交换芯片互联，数据速率高达20Gbps3) Xilinx Virtex-6TM

14、 FPGA，两路4×RapidIO V2.1接口与交换芯片互联，单端口数据速率高达20Gbps4) 通过AMC接口扩展两路4×RapidIO V2.1接口5) 前面板出两路mini-SAS接口，可配置为4×RapidIO V2.17. CommAgility AMC-3C87F3三DSP+FPGA板卡AMC-3C87F3是CommAgility公司开发的三DSP+FPGA的处理器板卡，该板卡采用标准AMC接口，DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO 交换芯片互联，交换芯片为IDT Tsi578。主要技术指标如下：1) 三DSP，TITMS3

15、20TCI6487 DSP，1.0GHz，128 MB16位 DDR2-667 SDRAM2) 每个DSP有两路1×RapidIO接口3) Xilinx Virtex-5 LX110T-2 FPGA，一路4×RapidIO接口4) 通过AMC接口扩展3路4×RapidIO接口8. CommAgility AMC-D4F1-1200 四DSP+FPGA板卡AMC- D4F1-1200是CommAgility公司开发的四DSP+FPGA的处理器板卡，该板卡采用标准AMC接口，DSP与FPGA之间均采用RapidIO接口通过RapidIO 交换芯片互联，交换芯片为IDT

16、 Tsi578。主要技术指标如下：1) 四DSP，TITMS320C6455 DSP，1.2GHz，128 或 256MB DDR2-500 SDRAM 2) 每个DSP有1路4×RapidIO接口3) Xilinx Virtex-4 FX100 FPGA，一路4×RapidIO接口4) 通过AMC接口扩展2路4×RapidIO接口9. CommAgility AMC-V5F FPGA处理板卡AMC-V5F是CommAgility公司开发的FPGA处理器板卡，该板卡采用标准AMC接口，主处理器为一片Xilinx V5 FPGA，采用RapidIO V1.3接口与R

17、apidIO 交换芯片互联，交换芯片为IDT Tsi578。主要技术指标如下：1) 一片Xilinx Virtex-5TMFPGA，标准配置为SX95T-2，可选配为LX110T、LX155T或 FX100T2) 两片独立的128M16位DDR2-600 SDRAM，128Mbytes FLASH3) 一路4×RapidIO连接至交换芯片，一路4×RapidIO接口连接至前面板，速率高达10Gbps4) 通过AMC接口扩展2路4×RapidIO接口10. CommAgility AMC-V6 FPGA处理板卡AMC-V6是CommAgility公司开发的FPGA处

18、理器板卡，该板卡采用标准AMC接口，主处理器为一片Xilinx V6 FPGA，采用RapidIO V2.1接口与RapidIO 交换芯片互联，交换芯片为IDT CPS-1848。主要技术指标如下：1) 一片Xilinx Virtex-6TMFPGA，标准配置为LX240T-2，可选配为LX550T-22) 一片128M16位DDR3-1066 SDRAM，一片256M 32位DDR3-1066 SDRAM ，128Mbytes FLASH3) 两路4×RapidIO V2.1 接口连接至交换芯片，一路4×RapidIO V2.1接口连接至前面板，速率高达20Gbps4) 通过AMC接口扩展2路4×RapidIO V2.1接口11 Com