18-Port, 48-Lane, 240Gbps, Gen2 RapidIO Switch——CPS - 1848 深度解析

在當(dāng)今高速發(fā)展的電子科技領(lǐng)域，高性能、低延遲的數(shù)據(jù)交換設(shè)備至關(guān)重要。CPS - 1848 作為一款符合 RapidIO 規(guī)范的安全分組交換機(jī)，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出卓越的性能。下面我們就來詳細(xì)了解一下這款設(shè)備。

文件下載：80HCPS1848BRI.pdf

一、設(shè)備概述

CPS - 1848（80HCPS1848）是一款符合 RapidIO 規(guī)范（Rev. 2.1）的安全分組交換機(jī)，主要用于在 DSP、處理器、FPGA、其他交換機(jī)或任何基于 RapidIO 的設(shè)備之間路由和分發(fā)數(shù)據(jù)包，也可用于 RapidIO 背板交換。它支持從 18 個(gè)輸入端口到 18 個(gè)輸出端口的 Serial RapidIO（S - RIO）分組交換，包括單播、多播和可選的廣播。

典型應(yīng)用場(chǎng)景

CPS - 1848 適用于多種領(lǐng)域，如高性能計(jì)算、無線通信、國(guó)防與航空航天以及視頻和成像等。這些領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?、可靠性和低延遲有較高要求，CPS - 1848 正好能夠滿足這些需求。

二、設(shè)備特性

1. RapidIO 端口

• 通道數(shù)量：擁有 48 個(gè)雙向 S - RIO 通道。
• 端口寬度：支持 1x、2x 和 4x 端口寬度，每個(gè)端口最高可達(dá) 20 Gbps。
• 端口速度：端口速度可選，包括 6.25、5、3.125、2.5 或 1.25 Gbaud。
• 傳輸距離：支持 Level I 定義的短距離或長(zhǎng)距離傳輸，以及 Level II 定義的短、中、長(zhǎng)距離傳輸，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
• 錯(cuò)誤管理：支持錯(cuò)誤管理擴(kuò)展，具備軟件輔助錯(cuò)誤恢復(fù)功能，支持熱插拔，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。

2. I2C 接口

• 功能用途：提供 (I^{2} C) 端口，用于設(shè)備的維護(hù)和錯(cuò)誤報(bào)告。
• 工作模式：支持主模式和從模式。主模式下可從外部 ROM 進(jìn)行上電配置，還支持外部圖像壓縮和校驗(yàn)和功能。

3. 交換機(jī)特性

• 吞吐量：峰值吞吐量可達(dá) 240 Gbps，能夠滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/li>
• 數(shù)據(jù)架構(gòu)：采用無阻塞數(shù)據(jù)流架構(gòu)，確保數(shù)據(jù)的高效傳輸。
• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式：可配置為直通或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流，用戶可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。
• 低延遲：在所有數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度和負(fù)載條件下都具有極低的延遲，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。
• 緩沖機(jī)制：具備內(nèi)部排隊(duì)緩沖和重傳緩沖，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/li>
• 流量控制：支持標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)送器或接收器控制的流量控制，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。
• 路由能力：具備全局路由或本地端口路由能力，支持最多 40 個(gè)同時(shí)的多播掩碼，包括廣播功能。
• 性能監(jiān)控：提供性能監(jiān)控計(jì)數(shù)器，用于性能和診斷分析，方便用戶對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和維護(hù)。

4. SerDes 特性

• 信號(hào)完整性：通過發(fā)射器預(yù)加重和驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度以及接收器均衡，提供最佳的信號(hào)完整性，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
• 誤碼率測(cè)試：嵌入式 PRBS 生成和檢測(cè)，支持可編程多項(xiàng)式，可進(jìn)行誤碼率測(cè)試，方便用戶對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行評(píng)估。

5. 附加功能

• 數(shù)據(jù)包跟蹤/鏡像：每個(gè)輸入端口可以將符合用戶定義標(biāo)準(zhǔn)的所有傳入數(shù)據(jù)包復(fù)制到“跟蹤”輸出端口，方便用戶對(duì)特定數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析和調(diào)試。
• 數(shù)據(jù)包過濾：每個(gè)輸入端口可以過濾（丟棄）符合用戶定義標(biāo)準(zhǔn)的所有傳入數(shù)據(jù)包，提高了系統(tǒng)的安全性。
• 設(shè)備配置：可通過 S - RIO 端口、I2C 或 JTAG 進(jìn)行配置，提供了多種配置方式，方便用戶進(jìn)行操作。
• JTAG 邊界掃描：支持完整的 JTAG 邊界掃描（IEEE1149.1 和 1149.6），方便進(jìn)行設(shè)備的測(cè)試和調(diào)試。
• 封裝形式：采用無蓋 784 - FCBGA 封裝，尺寸為 29 × 29 mm，球間距為 1.0 mm，便于設(shè)備的安裝和集成。

三、接口與配置

1. 接口概述

• S - RIO 端口：是芯片的主要通信端口，符合 RapidIO 規(guī)范（Rev. 2.1），提供最多 48 個(gè) S - RIO 通道，每個(gè)通道的編碼數(shù)據(jù)速率可配置為 1.25、2.5、3.125、5 或 6.25 Gbaud。
• I2C 總線：可用于替代標(biāo)準(zhǔn)的 S - RIO 或 JTAG 端口對(duì)芯片進(jìn)行編程和檢查寄存器狀態(tài)，包括錯(cuò)誤報(bào)告寄存器，支持主模式和從模式，以及快速和標(biāo)準(zhǔn)模式總線。
• JTAG TAP 端口：符合 IEEE1149.1（JTAG）和 1149.6（AC Extest）標(biāo)準(zhǔn)，可用于替代標(biāo)準(zhǔn)的 S - RIO 或 I2C 端口對(duì)芯片進(jìn)行編程和檢查寄存器狀態(tài)，有 5 個(gè)引腳。
• 中斷（IRQ_N）：提供中斷輸出，用于支持錯(cuò)誤處理功能，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)錯(cuò)誤條件時(shí)可向主機(jī)處理器發(fā)出信號(hào)。
• 復(fù)位（RST_N）：?jiǎn)蝹€(gè)復(fù)位引腳用于對(duì) CPS - 1848 進(jìn)行完全復(fù)位，將所有寄存器設(shè)置為上電默認(rèn)值。
• 時(shí)鐘（REF_CLK_P/N）：系統(tǒng)時(shí)鐘為 156.25 - MHz 差分時(shí)鐘。
• Rext（REXT_N/P）：用于建立 SerDes 輸出的驅(qū)動(dòng)偏置，需要連接一個(gè) 9.1k Ohm 的外部偏置電阻，以確保 SerDes 在不同工藝和溫度條件下的穩(wěn)定性。
• 速度選擇（SPD[2:0]）：用于定義所有端口在復(fù)位時(shí)的 S - RIO 端口速度，不同的配置對(duì)應(yīng)不同的端口速度。
• 象限配置（QCFG[7:0]）：用于定義所有端口在復(fù)位時(shí)的 S - RIO 端口寬度（x1, x2, x4），不同的位組合對(duì)應(yīng)不同象限的端口寬度。
• 頻率選擇（FSEL[1:0]）：FSEL1 引腳用于定義輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘。

2. 配置引腳

• 速度選擇引腳 SPD[2:0]：通過不同的配置可以選擇不同的 S - RIO 端口速度，如 000 對(duì)應(yīng) 1.25 Gbaud，001 對(duì)應(yīng) 2.5 Gbaud 等。
• 象限配置引腳 QCFG[7:0]：可以分別定義四個(gè)象限的端口寬度，方便用戶根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配置。

四、電氣特性

1. 絕對(duì)最大額定值

文檔中規(guī)定了設(shè)備的絕對(duì)最大額定值，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要確保設(shè)備的工作條件不超過這些限制，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

2. 推薦工作條件

為了保證設(shè)備的性能和可靠性，文檔給出了推薦的工作條件，包括電壓、溫度等參數(shù)，工程師應(yīng)在這些條件下使用設(shè)備。

3. AC 測(cè)試條件

詳細(xì)說明了設(shè)備在交流測(cè)試時(shí)的條件，有助于工程師進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試和評(píng)估。

4. 功耗

文檔中給出了設(shè)備的功耗信息，工程師在設(shè)計(jì)電源時(shí)需要考慮設(shè)備的功耗，以確保電源能夠滿足設(shè)備的需求。

五、總結(jié)

CPS - 1848 是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的 RapidIO 交換機(jī)，具有高吞吐量、低延遲、多種配置方式和豐富的附加功能等優(yōu)點(diǎn)。它適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，能夠滿足不同用戶的需求。在設(shè)計(jì)基于 CPS - 1848 的系統(tǒng)時(shí)，工程師需要充分了解設(shè)備的特性和接口，合理配置設(shè)備，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似設(shè)備的配置難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。