aurora协议要点Word下载.docx

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今天都已经达到了它们的物理极限，无法为超过1Gbit/s的数据速率提供可靠

而低廉的实现方法。

高速串行I/0技术的发展克服了并行I/O的速度瓶颈，被越来越广泛地应用于各种系统设计中，包括PC消费电子、海量存储器、服务器、通

信网络、工业计算和控制、测试设备等。

迄今业界已经发展出了多种串行系统接口标准，例如PCI—Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太网、10Gbit/s以太网XAUI、串行ATA等。

高速串行I/O日益受到重视，Xilinx公司也推出了用于高速串行I/O的

Aurora协议。

Xilinx公司的FPGA（现场可编辑门阵列）芯片中内置了RocketIO

收发器，提供从400MbP到83.2Gbps的传输速率。

同时，FPG由于其灵活性和低成本为高速串行接口的设计带来了很大的灵活性。

二、Aurora协议

1.Aurora简介

Aurora协议是由Xilinx公司提供的一个开放、免费的链路层协议，可以用

来进行点到点的串行数据传输，具有实现高性能数据传输系统的高效率和简单易用的特点。

Aurora允许器件之间以下图所示的方式通过多个MGT!

道绑定完成

通信。

单个GTX通道可实现750Mbit/s-6.5Gbit/s的通信传输，多个GTX通道的组合可实现几十Gbit/s甚至上百Gbit/s的通信传输。

图1中，MG■到MGT之间

的一个链接被称为“弄”

图1aurora协议应用举例[15]

Aurora通过为MG提供透明的接口而将其分装缩小，允许以太网和tcp/ip等

专利技术和标准协议的上层在其顶部运行并提供方便的访问。

Aurora核为用户提

供了一个透明的物理层接口，它支持任何上层私有的或符合工业标准的协议，如

TCP/IP、Ethern-et等。

据有效载荷内校正。

2.Aurora操作

rXDSTRDYN—

图2Aurora核的用户接口⑻

在数据传输过程中，用户通过控制信号控制协议引擎完成如下操作：

封装/

解封装数据并使其在串行通道中传输；

暂停数据传送（插入空闲状态）。

协议引擎中的发送帧将待传输的数据封装在通道协议数据单元（PDU）中。

对我们使用的

Aurora协议引擎来说，一个串行通道就由1个“弄”组成。

这里，“弄”是设计

中每个MG的数据路径标识。

插入空闲状态的目的是为了填充“弄”来完成字边界对齐。

图2中的REM、线（dataremainderbus）用来表示在PDl传送最后一个数据期间有效的字节数。

实际的字节数等于REM、线的值加1。

用户可以根据设计需要改变通道PDU勺长度，它反过来也影响数据传输的效率。

更长的PD可以实现更高的传输效率，但同时也降低了传输的可靠性。

用户可通过控制TX_SOF_N^X_EOFjt号来调整PD长度。

在传输过程中，用户可复位TX_SRC_RDY信号来产生数据停顿。

在停顿期间,

发送器发送空闲序列。

重新置位TX_SRC_RDY_I就可以恢复数据传输，用户可无限制地插入停顿。

接收帧的功能与发送帧相反，将数据从“弄”中提取出来。

在接收过程中，

协议引擎自动完成以下功能：

检测和丢弃控制字节；

置位PD绑定信号；

从“弄”

中恢复数据；

重新装配数据并送往RX_D［031］总线。

3.Aurora的流控机制

Aurora支持可选的数据流量控制，以防止由于双方源端和宿端速率不同而

造成的数据丢失。

Aurora支持两种流控机制：

故有流量控制（NativeFlow

Control）和用户流量控制（UserFlowControl）。

固有的流量控制：

NF（操作有两个状态机控制：

tx和rx。

RX犬态机将空rx

fifo的状态。

当有溢出危险时，它会生成NFCpdu,要求对方在特定的时间内暂停传输用户pdu。

Tx状态机通过在要求的时间内等待予以相应，从而使rxfifo

从一处状态恢复。

发送NFC要求的同时，tx状态机营销出任何往返延迟。

理想状

态下，NF（要求在接收fifo溢出前发出。

您可以将NF（暂停设置为0到256,最大暂停为无限。

NfC暂停止是非累积的，新的NF（会覆盖旧的值［12］。

用户流量控制：

用户无需等待数据的结束，即可发送UF（信息。

UFC言息与普通的数据共享数据通道，但有更高的优先级。

UFC肖息由用户自定义和解析。

4.Aurora的核参数

5.表1.核参数

参数

描述

支持的值

弄

在通道中应用的GTP/GTX攵发器

的数量

Virtex-5设备

GTP/GTX:

1到16

Virtex-6设备

GTX:

Spartan-6设备

GTP:

1，2，4

表1核参数（续）

弄宽度

Virtxe-5FPGAGTP收发器在核

心中设置使用2字节构造数据。

2字节

Virtex-5/Virtex-6FPGAGTX收发

2/4字节

方向

后通道

器和Spartan-6

Virtex-6

设备

FPGAGTF收发器设置使用2字

节和4字节SERDES

COREenerator软件生成的通道

的类型，可以是全双工的，单一的

TX方向，单一的RX方向，或是在一

个GTP/GTX收发器上设立两个单独

的单一的模块（一个用于TX,—个

用于RX

核Aurora8B/10B心有两种单一

的后通道:

-Siderbands:

通过对方发送的

Siderbands设置单一TX状态转换

-Timer:

不同于Siderbands,在

初始化时通过内置的计时器完成单

TX状态转换

2/4

Spartan-6

字节

Full-Duplex

Simplex-TX

Simplex-RX

Simplex-Both

Sidebands

Timer

流控制

流控制的使能。

有两种类型：

None

•自带流控制（NFC：

NFC使全

NFCImmediate

双工接收器可以控制输入数据的速

NFCCompletion

率。

完成模式，当帧完成时，NFC强

UFC

制空值。

立即模式，一旦流控制信息

UFC和

NFC

到达，NFC强制为空值。

Immediate

•用户流控制（UFC:

UFC使应

用程序可以通过通道相互发送简短

Completion

的高优先级的信息。

接口

用户可以指定一到两种接口：

Framing（本地连

•数据帧：

用户数据帧接口是本

接）

地连接适应的。

初始化后，数据帧可

Streaming

以通过Aurora通道发送。

用户数据

帧接口倾向于更大，因为有广泛的包

容字队列和无逻辑控制特征。

•数据流：

用户数据流接口使得

用户可以开启一个单独的无界限的

数据帧。

初始化完成后，用户通过一

个简单的寄存器接口和一个空值信

号向数据帧中输入数据。

Virtex-6LXT/SXT

Mbps到6.5Gbps

Mbps到3.75Gbps

Power设备

GTX收发器:

750

Mbps到5.0Gbps

GTP收发器:

614

Mbps到3.125Gbps

收发器参考时

COREGenerator软件根据参考

根据选择的线速率

钟频率

参数值设置以下设备的参考时钟速

和下列设备可用的时钟

率Virtex-5,Virtex-6,and

乘法器设置合适的速

Spartan-6FPGAs.

率：

详细介绍请参考LogiCOREIP

?

Virtex-5FPGA

Aurora8B/10Bv5.1UserGuide。

GTP/GTX

收发器

Virtex-6FPGA

GTX

Spartan-6FPGA

GTF收发器

可以根据种种专用和非专用的

Virtex-5设备：

钟

时钟网络赋予GTP/GTX收发器一个

GTPD/GTXDclocks

参考时钟。

如何为应用程序选择一个

Virtex-6设备：

最佳的参考时钟网络，详细介绍请参

GTXQclocks

考LogiCOREIPAurora8B/10Bv5.1

Spartan-6设备：

UserGuide。

GTPDclocks

使用户可以为特殊的GTP/GTX

设计弄.请参考TheVirtex-5FPGA

RocketIOGTPTransceiverUser

Guide,Virtex-5FPGARocketIOGTX

TransceiverUserGuide,Virtex-6

FPGAGTXTransceiversUserGuide,

Spartan-6FPGAGTP

TransceiversUserGuide以及

GTP/GTX攵发器放置指导方针寻找最

佳方式

所示:

布线复杂程度和布线层数。

板间通信：

aurora使用标准的8b/10b编码，使得a