基于FPGA实现DSP与Rapid IO网络互联范文.pdf

【基于 FPGA 实现 DSP 与 Rapid IO 网络互联】 在现代通信系统中，随着数据处理需求的急剧增加，传统的并行总线结构已经无法满足高性能和高速度的需求。总线结构经历了从单段总线到级联多段总线的演进，但这种共享总线方式存在带宽竞争和大量 IO 引脚的问题，限制了系统的性能。为解决这一问题，点对点串行交换结构应运而生，如 PCI-Express、InfiniBand 和 RapidIO。其中，RapidIO 以其低延迟、高带宽和易桥接特性，尤其适用于芯片、板级和系统间的高速数据传输。 RapidIO 互连架构设计灵活，兼容多种处理器和通信标准，为高性能嵌入式系统提供内部互连解决方案。相比其他总线，RapidIO 在高带宽和低延迟方面表现突出，可以轻松与其他总线（如 PCI、PCI-X、PCIE、FPDP 和以太网）桥接。 在本设计中，由于许多 DSP（数字信号处理器）缺乏 RapidIO 接口，我们利用 FPGA（现场可编程门阵列）作为转接桥，将 DSP 的总线连接到 FPGA 中的 RapidIO IP 核，从而实现 DSP 与 RapidIO 网络的通信。具体选择的芯片是 Analog 的 TigerShark101 DSP，它是一款强大的信号处理芯片。FPGA 选择了 Altera 的 Stratix II GX 60，其 RapidIO IP 核支持 1.25G、2.5G 和 3.125G 三种速度下的 1x/4x 物理层协议。此外，Altera 的 SOPC 工具提供的 IP 核和 Avalon 总线使得设计更为便捷。 系统结构主要分为 DSP、FPGA 和 RapidIO IP 核三部分。DSP 负责大量数据处理，FPGA 作为中间桥梁实现 DSP 与 RapidIO IP 核之间的通信。关键在于设计一个转接桥逻辑，将 DSP 的外部总线转换为 Avalon 总线格式，以匹配 RapidIO IP 核的需求。TigerShark101 的 SYSCON 寄存器用于配置外部端口和主机接口，确保数据传输的正确进行。 转接桥逻辑设计包括四个模块和辅助电路。总线模式控制电路负责根据系统需求切换地址、数据和控制信号的方向、功能和状态。这包括数据总线的输入/输出控制，地址总线的管理，以及相关的控制信号转换。其他模块可能涉及数据缓冲、错误处理和时序同步等功能，以确保 DSP 与 RapidIO 之间的高效稳定通信。 本文探讨了一种基于 FPGA 的方法，通过 FPGA 实现 DSP 与 RapidIO 网络的互联，解决了 DSP 缺乏 RapidIO 接口的问题，提高了通信系统的性能和效率。这种设计方法在实时信号处理和高性能嵌入式系统中有广泛的应用前景，可以适应不断增长的数据处理需求。