利用Virtex-5LXT應(yīng)對串行背板接口設(shè)計挑戰(zhàn)

　　IP核

　　大多數(shù)串行背板應(yīng)用依然采用專有協(xié)議。然而，最近的一些新設(shè)計已開始采用XAUI和GbE等標準化協(xié)議。這主要是因為一方面這些標準日益成熟，另一方面基于這些協(xié)議的交換結(jié)構(gòu)專用標準產(chǎn)品(ASSP)也不斷涌現(xiàn)。利用ASSP實現(xiàn)交換應(yīng)用可以大大縮短開發(fā)周期，但是設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)，必須通過提供增值功能(主要是在線卡上)來實現(xiàn)產(chǎn)品差異化。

　　由于這些串行收發(fā)器是專為支持大多數(shù)串行背板標準協(xié)議而設(shè)計的，因此FPGA是實現(xiàn)定制特性的理想平臺。串行收發(fā)器和交換接口一起允許實現(xiàn)符合標準的設(shè)計，并具有增值功能，而所有這些都是在單個芯片器件上實現(xiàn)的。

　　為了幫助縮短設(shè)計周期，Xilinx推出了面向XAUI、GbE、SRIO和PCIe等主要串行I/O接口標準的模塊化IP核。為了確?；ゲ僮餍裕@些IP核經(jīng)過了一系列兼容性測試和獨立的第三方驗證。為了有助于產(chǎn)生“輕量級”串行協(xié)議設(shè)計，Xilinx還推出了Aurora協(xié)議―它特別適用于要求最大限度地降低開銷、優(yōu)化芯片資源利用率的比較簡單的設(shè)計。

　　由于以太網(wǎng)和PCIe技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，Virtex-5LXTFPGA也實現(xiàn)了嵌入式三態(tài)以太網(wǎng)MAC和PCIe端點模塊。這些特性能夠幫助節(jié)省大量FPGA資源，例如那些需要在控制板應(yīng)用中實現(xiàn)接口的客戶。

　　目前，即使一些比較新的系統(tǒng)仍在使用并行接口芯片，因此，Xilinx也推出了適用于諸如SPI-4.2、SPI-3和PCI等常見并行接口的IP核，以便快速設(shè)計串行到并行橋，滿足許多應(yīng)用的需求。

　　除了串行和并行接口IP核，Xilinx還提供了更加完善的IP解決方案，以進一步縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和上市時間。包括用于優(yōu)化背板流量的流量管理器和允許板卡之間實現(xiàn)“多對多”連接功能的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)參考設(shè)計。此外，ChipScope Pro串行I/O工具套件可以幫助設(shè)計人員快速設(shè)置和調(diào)試串行收發(fā)器，以及進行BERT測試。

　　應(yīng)用示例

　　下面，舉例說明如何集成所有這些解決方案元件，打造一個適用于星形系統(tǒng)和網(wǎng)狀系統(tǒng)的完善的串行背板結(jié)構(gòu)接口FPGA。

　　1. 星形背板拓撲應(yīng)用

　　星形背板拓撲十分經(jīng)濟，尤其是在包含大量板卡的系統(tǒng)中，因此，大量高端基礎(chǔ)設(shè)備采用星形拓撲。圖1所示為實現(xiàn)了基于FPGA的星形交換接口的10GbE線卡示例。該FPGA例示了一個XAUI LogiCORE IP核，并利用4個串行收發(fā)器連接至16通道XAUI交換結(jié)構(gòu)卡。此外，該FPGA還具備一個LogiCORESPI-4.2核，以連接至10Gbps網(wǎng)絡(luò)處理單元。

　　圖1：10GbE線卡中的星形結(jié)構(gòu)I/FFPGA。

　　在串行接口和并行接口之間的是流量管理器IP解決方案，它負責(zé)對傳入和傳出的信息流執(zhí)行服務(wù)質(zhì)量(QoS)相關(guān)功能。存儲器控制器負責(zé)控制主要用作數(shù)據(jù)包緩沖器的外部存儲器。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性包括：提高了SerDes和邏輯電路功能的集成度、借助IP解決方案加快了產(chǎn)品上市時間、同時實現(xiàn)客戶特定系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范。還可提供不錯的信號完整性和很低的SerDes功耗(總功耗僅為400mW左右)等。客戶可以在XC5VLX50T器件上實現(xiàn)這一切。