0 引言

　　RapidIO是一種高性能、低引腳數,、基于包交換的互連架構,，是為滿足未來高性能嵌入式系統(tǒng)需求而設計的一種開放式互連技術標準，同時也是國際標準組織（ISO）唯一授權的嵌入式互連技術標準,。RapidIO互連接口延時小,、吞吐量高，在電子對抗,、聲納以及雷達等軍用設備中應用廣泛[1],。控制符作為協議的重要組成部分，主要用于鏈路維護,，包定界,，錯誤報告以及錯誤恢復等,，是進行正常通信必不可少的信息單元，在RapidIO端點設備和交換設備中均發(fā)揮不可替代作用,，占據重要的地位[2],。本文針對RapidIO_2.2規(guī)范，提出一種快速正確產生控制符的設計實現方法[3],。仿真結果表明,，在滿足控制條件的情況下，下一周期即可產生正確的控制符,，達到了設計的預期目的,。

1 控制符格式的介紹

　　控制符分為長控制符和短控制符，長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)為長控制符格式?？刂品袃蓚€字段,，一個是stype0字段，一個是stype1字段,。stype0與parameter0和parameter1配合工作,，構成信息字段，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，構成功能字段,，用于鏈路維護或者傳輸定界的請求等,，其編碼如表2[2]所示。短控制符有24位,，長控制符有48位,，長控制符與短控制符相似，其對應字段的名稱,、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 控制符產生的設計

　　綜上可知,，控制符主要由三個部分構成，分別為stype0,、stype1和CRC,，其中CRC為鏈路檢錯機制[2]，這里不予討論,，stype0和stype1分別為控制符的兩個域,。parameter0和parameter1配合stype0一起工作,，根據stype0的功能產生對應的字段,，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stype1的功能產生對應的cmd字段,，用于鏈路各種控制功能,。基于此,，本設計將stype0和stype1兩個域拆分為stype0 function generator和stype1 function generator,，兩個域分別設計分別產生對應的控制符。對于stype0 function generator來說,，首先根據鏈路控制信號產生stype0的類型,，然后根據stype0的類型選擇并產生對應的parameter0字段和parameter1字段[4]，stype1 function generator工作機制與此相同,。值得說明的是：status控制符是stype0默認的也是常用的控制符,，同時也是鏈路初始化時使用的控制符；NOP則是stype1默認的控制符[2],?？刂品怯蓅type0和stype1的任意組合共同構成，例如,，當stype0要發(fā)送一個包接收控制符PA,，stype1不需要產生特定的控制符時，則產生NOP,，由PA和NOP共同構成控制符,。形成的各個控制信號在一定的控制條件下產生對應的字段，然后根據鏈路IDLE的使用情況產生長控制符或短控制符[5],，最后通過控制符選擇模塊發(fā)送出去,。本設計結構框圖如圖2所示[6]，下面對框圖中每個模塊的作用進行闡述,。

　　(1)Initialization sequence：初始化序列模塊用于初始化序列及初始化鏈路,。當端口完成初始化以后要對鏈路進行初始化，當端口收到連續(xù)的指定數量無錯誤的狀態(tài)控制符以后,，則表明鏈路初始化已經完成,。

　　(2)Stype0 function generator：此模塊用于產生stype0的狀態(tài)信息并且根據狀態(tài)信息產生對應的parameter0字段和parameter1字段。若控制信號無效,，即不需要產生特定的控制符時,，status即為默認的stype0控制符。

　　(3)Stype1 function generator：Stype1是功能字段,，此模塊用于產生stype1功能字段并且根據功能字段產生對應的cmd字段,。若控制信號無效,，即不需要產生特定的控制符時，NOP為默認的stype1控制符,。

　　(4)Short control symbol creation：在IDLE1(短空閑序列)置位的情況下,，根據控制信號產生對應的短控制符。

　　(5)Long control symbol creation：在IDLE2(長空閑序列)置位的情況下,，根據控制信號產生對應的長控制符,。

　　(6)Control symbol selector：根據鏈路上IDLE1和IDLE2的使用情況，選擇合適的控制符,。長短控制符在鏈路上的使用情況是依據IDLE(空閑序列)的使用情況而定的,。當鏈路使用IDLE1時，此時傳輸控制符為短控制符,，當鏈路使用IDLE2時,，傳輸控制符為長控制符。而IDLE的使用情況主要依據鏈路速率而定,，當鏈路小于5.5 GB并且收發(fā)兩端不使用自適應均衡(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，也可通過鏈路協商進而使用IDLE2,。

　　綜上所述,，本設計采用流水線設計的思想將控制符根據其不同功能、不同字段進行拆分,，拆分后根據控制條件分別設計產生對應字段,，最后將設計的結果拼接、選擇進而發(fā)送,，可以達到快速正確產生控制符的目的,，并且可以連續(xù)地產生不同的控制符。

3 仿真測試

　　將本文中控制符產生的設計進行仿真測試,，仿真結果如圖3所示,。其中圖3(a)所示為短控制符的產生。協議規(guī)定當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status控制符以使鏈路初始化；若VC=1,，則要連續(xù)發(fā)送15個status控制符和1個vcstatus控制符來完成鏈路初始化[2],。本次仿真以VC=0為例，從圖中信號可以看出,，在端口初始化完成以后,，連續(xù)發(fā)送了16個status控制符,，從而使得鏈路初始化完成。

　　圖3(b)為產生長控制符仿真測試圖,。stype0產生的是PA,，stype1產生的是sop。產生PA的情況有多種,，有一個計數器outstanding_pa_ctr專門計數未能及時處理發(fā)送的PA的數目,，當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PA的數目太多超過一定值之后，亦或buf的狀態(tài)已經過期,，都要產生PA控制符,，本仿真圖以第一種情況為例。對于sop的產生也有多種情況,，若sop信號有效,，同時配置模塊允許其advance，此時會產生sop控制符,；若上個周期eop有效,，但是下個周期即將到來sop，此時要把eop重寫為sop,，產生sop控制符,。本文以第二種情況為例。本設計短控制符為32位,，其中頭部包含8位的包定界符,；長控制符為64位，其中頭部和尾部各自包含一個包定界符,。

4 結論

　　本文針對RapidIO_2.2協議進行開發(fā),，設計并且實現了控制符的產生。根據控制符的特點,，對其不同的功能字段進行拆分,，采用流水線的設計思想，流水產生各個字段最后拼接發(fā)送,。仿真結果表明,，本設計可以快速正確地產生對應功能的長短控制符，滿足預期目標,，為器件的正常通信提供了有力的保障,。

參考文獻

　　[1] 陳程.串行RapidIO總線在存儲系統(tǒng)中的應用研究[D].西安：西安電子科技大學，2013.

　　[2] ASSOCIATION R T.RapidIOTM Interconnect Specification Part 6：LP-Serial Physical Layer Specification[D].2011.

　　[3] 楊卿.RapidIO高速互聯接口的設計研究與應用[D].成都：電子科技大學,，2009.

　　[4] 陳宏銘,，李蕾,，姚益武，等.基于AXI總線串行RapidIO端點控制器的FPGA實現[J].北京大學學報,，2014,，50(4).

　　[5] 吳峰鋒.一種低時延的串行RapidIO端點設計方案[J].北京大學學報（自然科學版），2013,，49(4).

　　[6] 張強.串行RapidIO互連系統(tǒng)的設計與實現[D].南京：南京理工大學,，2013.