CPS1432交换芯片的串行RapidIO互连技术
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CPS1432交换芯片的串行RapidIO互连技术
引言本文引用地址：(SRIO)是针对嵌入式系统内部高速互连应用而设计的，数据打包效率高、传输时延小、协议及流控机制简单、纠错重传机制和协议栈易于用硬件实现，降低了软件复杂度，支持多种物理层技术和传输模式，易于扩展。SRIO引脚少、成本低，便于器件之间的互连。表1列出10G级互连技术的比较。通过比较可以看出，SRIO可以满足高性能嵌入式系统芯片间及板间互连对带宽、成本、灵活性和可靠性越来越高的要求。本文介绍基于SRIO交换芯片的高速处理系统，从总体设计、硬件设计和软件设计3个方面介绍RapidIO互连技术方案。1 系统设计RapidIO网络主要由终端器件(End
Point)和交换器件(Switch)组成。在本方案中终端器件采用型CPU，运行嵌入式Linux系统，交换器件采用，两者组成星型拓扑结构。总体设计方案如图1所示。SRIO物理层支持全双丁传输和1x、2x及4x三种连接方式，采用8/10 b编码，为了提高系统的吞吐量，本方案采用4x方式连接，理论带宽可达到10
Gbps。整个系统的终端器件中有且只有一个ID为0的主设备，其他终端器件都是从设备。在系统初始化过程中，主设备对各个从设备进行枚举，并为从设备分配一个非0的ID，这些ID类似于以太网中的MAC地址。在枚举过程中，通过发送维护包，对交换器件的各个端口进行设置，建立各个端口与终端器件的对应关系，初始化交换芯片各个端口的路由表。当整个系统枚举完成后，终端器件发送包含目的ID的数据包，即可通过CPS1432转发到目的终端器件的对应端口，从而实现互连互通。2 硬件方案设计2. 1 硬件设计是飞思卡尔公司的高性能双核通信处理器，基于45 nm工艺，采用e500 Power Architecture核心，主频可达1.2
GHz，对应的单核器件为P2010。两者均集成了丰富的接口，包括SerDes、千兆以太网、PCI&Express、RapidIO以及USB等。内部4个SerDes通道可在2个SRIO端口、3个PCI-Express端口以及2个SGMII端口之间进行分配，内部功能单元如图2所示。P2020内部集成了符合RapidIO Interconnect
Specification1.2版本规范的RapidIO控制器，控制器由RapidIO端口和RapidIO消息单元(RMU)组成。P2020的2个SRIO端口都支持1x或4x的物理链路，单条SerDes链路最大支持3.125
Gbps的波特率，4x端口理论峰值带宽为10 Gbps。消息传递单元支持2个数据消息发送控制器(outbound nlessage contro
ller)、2个数据消息接收控制器(inbound message controller)、1个门铃消息发送控制器(outbound doorbell
controller)、1个门铃消息接收控制器(inbound doorbell cont roller)以及1个端口写接收控制器(inbound
port&write controller)。消息传递单元支持3种操作模式：直接模式(Direct
model)、队列模式(Chainingmodel)和多播模式(Mul ticast model)。支持硬件的错误检查和重发机制，减轻了CPU的负担。CPS1432是IDT公司的RapidIO交换芯片，基于RapidIO
2.1规范(向下兼容)，共有32路串行通道，可以灵活配置为8个4x，14个2x，14个1x的端口工作方式，端口速率最大支持到6.25
Gbps，芯片内部交换带宽达到160
Gbps，广泛地应用于板内及板间芯片的RapidIO互连。该芯片支持上电配置引脚来进行配置，也可以通过SRIO、I2C总线或JTAG接口直接操作内部寄存器，同时I2C总线接口支持主模式，可从外部I2C
EPROM中直接读取配置数据，其接口单元如图3所示。为了便于配置不同的模式，本系统将P2020和CPS1432的配置引脚都引入了FPGA，CPS1432的I2C总线接口连接到板载CPU的I2C总线接口上，由CPU进行内部寄存器的读写控制。上电复位时，通过P2020的配置引脚cfg_IO_ports[0：3]将4个SerDes通道配置为一个4x的SRIO端口，速率3.125
Gbps，根据芯片要求，Serdes参考时钟应选择125 MHz。通过CP
S1432的配置引脚QCFG[7：0]和SPD[2：0]将32路串行链路配置为8个4x的SRIO端口，速率均为3.125 Gbps。2.2 注意事项在电路设计上，由于SRIO引脚数量少，互连相对简单。收发信号之间采用交流耦合方式，在数据接收端串接0.1&F的去耦电容，如图4所示。电容推荐采用0402封装，布局上靠近芯片接收端引脚放置，且4个通道的耦合电容与芯片引脚之间的走线等长。在PCB设计方面，基于信号完整性的考虑，需注意以下几点：①对于常用的FR4板材，要注意叠层和走线的线宽，满足差分阻抗100&O;②差分线对内要求严格等长，由于SRIO收发信号独立，对于2x或4x的链路，收发各自的差分对之间也要做等长处理(本系统要求相差10 mil以内);③尽量全直线走线，需要弯折的地方，采用圆弧转折;④使用中间层走线，避免顶层和底层，且走线外围做包地处理;⑤尽量不要超过3个过孔(不包括BGA发送端的扇出过孔)，信号换层时，要在换层的过孔两侧添加用于回流的地孔。图5是本系统中的CPS1432芯片外围的局部走线图。
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常用电源转换芯片第1章DCDC电源转换器/基准电压源11DCDC电源转换器1低噪声电荷泵DCDC电源转换器AAT3113/AAT31142低功耗开关型DCDC电源转换器ADP30003高效3A开关稳压器AP15014高效率无电感DCDC电源转换器FAN56605小功率极性反转电源转换器ICL76606高效率DCDC电源转换控制器IRU30377高性能降压式DCDC电源转换器ISL64208单片降压式开关稳压器L49609大功率开关稳压器LA降压式开关稳压器L4971112A高效率单片开关稳压器L4978121A高效率升压/降压式DCDC电源转换器LA降压式DCDC电源转换器LM157214高效率1A降压单片开关稳压器LM1575/LM2575/LMA降压单片开关稳压器LM2576/LM2576HV16可调升压开关稳压器LM2577173A降压开关稳压器LM259618高效率5A开关稳压器LM267819升压式DCDC电源转换器LM2703/LM270420电流模式升压式电源转换器LM273321低噪声升压式电源转换器LM275022小型75V降压式稳压器LM500723低功耗升/降压式DCDC电源转换器LT107324升压式DCDC电源转换器LT161525隔离式开关稳压器LT172526低功耗升压电荷泵LT175127大电流高频降压式DCDC电源转换器LT176528大电流升压转换器LT193529高效升压式电荷泵LT193730高压输入降压式电源转换器LTA升压式电源转换器LT196132高压升/降压式电源转换器LT343333单片3A升压式DCDC电源转换器LT343634通用升压式DCDC电源转换器LT346035高效率低功耗升压式电源转换器LTA升压式DCDC电源转换器LT346737大电流高效率升压式DCDC电源转换器LT378238微型低功耗电源转换器LTCA单片同步降压式稳压器LTC187540低噪声高效率降压式电荷泵LTC191141低噪声电荷泵LTC3200/LTC3200542无电感的降压式DCDC电源转换器LTC325143双输出/低噪声/降压式电荷泵LTC325244同步整流/升压式DCDC电源转换器LTC340145低功耗同步整流升压式DCDC电源转换器LTC340246同步整流降压式DCDC电源转换器LTC340547双路同步降压式DCDC电源转换器LTC340748高效率同步降压式DCDC电源转换器LTC341649微型2A升压式DCDC电源转换器LTC3426502A两相电流升压式DCDC电源转换器LTC342851单电感升/降压式DCDC电源转换器LTC344052大电流升/降压式DCDC电源转换器LTCA同步升压式DCDC电源转换器LTC345854直流同步降压式DCDC电源转换器LTC370355双输出降压式同步DCDC电源转换控制器LTC373656降压式同步DCDC电源转换控制器LTC相DCDC电源同步控制器LTC380258高性能升压式DCDC电源转换器MAX1513/MAX151459精简型升压式DCDC电源转换器MAX1522/MAX1523/MAX152460高效率40V升压式DCDC电源转换器MAX1553/MAX155461高效率升压式LED电压调节器MAX1561/MAX159962高效率5路输出DCDC电源转换器MAX156563双输出升压式DCDC电源转换器MAX1582/MAX1582Y64驱动白光LED的升压式DCDC电源转换器MAX158365高效率升压式DCDC电源转换器MAX1642/MAX1643662A降压式开关稳压器MAX164467高效率升压式DCDC电源转换器MAX1674/MAX1675/MAX167668高效率双输出DCDC电源转换器MAX167769低噪声1A降压式DCDC电源转换器MAX1684/MAX168570高效率升压式DCDC电源转换器MAX169871高效率双输出降压式DCDC电源转换器MAX171572小体积升压式DCDC电源转换器MAX1722/MAX1723/MAX172473输出电流为50MA的降压式电荷泵MAX173074升/降压式电荷泵MAX175975高效率多路输出DCDC电源转换器MAX1800763A同步整流降压式稳压型MAX1830/MAX183177双输出开关式LCD电源控制器MAX187878电流模式升压式DCDC电源转换器MAX189679具有复位功能的升压式DCDC电源转换器MAX194780高效率PWM降压式稳压器MAX1992/MAX199381大电流输出升压式DCDC电源转换器MAX61882低功耗升压或降压式DCDC电源转换器MAX62983PWM升压式DCDC电源转换器MAX668/MAX66984大电流PWM降压式开关稳压器MAX724/MAX72685高效率升压式DCDC电源转换器MAX756/MAX75786高效率大电流DCDC电源转换器MAX761/MAX76287隔离式DCDC电源转换器MAX8515/MAX8515A88高性能24V升压式DCDC电源转换器MAX872789升/降压式DCDC电源转换器MC33063A/MCA升压/降压/反向DCDC电源转换器MC33167/MC3416791低噪声无电感电荷泵MCP1252/MCP125392高频脉宽调制降压稳压器MIC220393大功率DCDC升压电源转换器MIC229594单片微型高压开关稳压器NCP1030/NCP103195低功耗升压式DCDC电源转换器NCP1400A96高压DCDC电源转换器NCP140397单片微功率高频升压式DCDC电源转换器NCP141098同步整流PFM步进式DCDC电源转换器NCP142199高效率大电流开关电压调整器NCP1442/NCP1443/NCP1444/NCP1445100新型双模式开关稳压器NCP1501101高效率大电流输出DCDC电源转换器NCP1550102同步降压式DCDC电源转换器NCP1570103高效率升压式DCDC电源转换器NCP5008/NCP5009104大电流高速稳压器RT9173/RT高效率升压式DCDC电源转换器RT9262/RT升压式DCDC电源转换器SP6644/SP6645107低功耗升压式DCDC电源转换器SP6691108新型高效率DCDC电源转换器TPS无电感降压式电荷泵TPS高效率升压式电源转换器TPSV恒流白色LED驱动器TPS具有LDO输出的升压式DCDC电源转换器TPS低噪声同步降压式DCDC电源转换器TPS三路高效率大功率DCDC电源转换器TPS高效率DCDC电源转换器UCC39421/UCCPWM控制升压式DCDC电源转换器XC6371117白光LED驱动专用DCDC电源转换器XCMA同步整流降压式DCDC电源转换器XC9215/XC9216/XC9217119稳压输出电荷泵XC9801/XC9802120高效率升压式电源转换器ZXLB160012线性/低压差稳压器121具有可关断功能的多端稳压器BAXXX122高压线性稳压器HIP5600123多路输出稳压器KA7630/KA7631124三端低压差稳压器LM2937125可调输出低压差稳压器LM2991126三端可调稳压器LM117/LM317127低压降CMOS500MA线性稳压器LP38691/LP输入电压从12V到450V的可调线性稳压器LR8129300MA非常低压降稳压器（VLDO）LTC3025130大电流低压差线性稳压器LXMA负输出低压差线性稳压器MAXMA低压差线性稳压器MAX8875133带开关控制的低压差稳压器MC带有线性调节器的稳压器MCA低压差固定及可调正稳压器NCP1117136低静态电流低压差稳压器NCP562/NCP563137具有使能控制功能的多端稳压器PQXX138五端可调稳压器SI3025B/SIMA低压差线性稳压器SPX2975140五端线性稳压器STR20XX141五端线性稳压器STR90XX142具有复位信号输出的双路输出稳压器TDA8133143具有复位信号输出的双路输出稳压器TDA8138/TDA带线性稳压器的升压式电源转换器TPS低功耗50MA低压降线性稳压器TPS760XX146高输入电压低压差线性稳压器XC6202147高速低压差线性稳压器XC6204148高速低压差线性稳压器XC双路高速低压差线性稳压器XC640113基准电压源150新型XFET基准电压源ADR290/ADR291/ADR292/ADR293151低功耗低压差大输出电流基准电压源MAX610X152低功耗12V基准电压源MAXV精密基准电压源MCV/4096V基准电压源MCP1525/MCP1541155低功耗精密低压降基准电压源REF30XX/REF31XX156精密基准电压源TL431/KA431/TLV431A第2章ACDC转换器及控制器1厚膜开关电源控制器DP1
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什么是并串变换电路? 常用集成芯片有哪些？
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并串转换电路就是并行电路转串行电路！比如8位数据并行进来，一路数据串行出去，但是输出传输速率是输入并行数据速率的8倍。常用的电路74系列的就用，其他用CPLD、FPGA实现也很简单。
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所有的属性提取出来之后就可以知道每一层都有什么器件，金属走线，MOS管大小比例什么的，然后将提取文件转化到正向电路软件中，整理电路；4、
因为本来知道芯片的属性，就是具体的电路结构还不是特别了解，所以要在考虑参数的情况下对电路进行一些调整，比如说改变MOS管宽长比，改变并联串联数目，部分电路更改等。5、
做反向设计与提取相应管子参数电路用的工艺和金属层数可能不一致，但是已经基本知道了电路的基本结构，第4部已经通过前端仿真实现了电路功能，这个时候就得在当前工艺下进行后端布局布线，在满足了基本的要求后，进行后端仿真。6、
仿真通过后就要小批量流片测试，根据测试的结果可能还要对后端的布局布线再进行一些微调或者重版，直到最后测定满足相应的要求。7、
芯片测试合格之后就批量生产，然后根据具体应用场景选择合适的封装方式，产生了很多产品然后卖给不同的客户，这个芯片可以基本替换之前用的芯片了。8、
原来的芯片有了很多替代品之后就不得不考虑降价了，当然，可能反向设计的芯片不会投入市场，只会在国家某单位小批量使用。但总得来说，原来的芯片已经可以被替换了。当然为了实现同种功能，也可以采用正向设计的方式达到；比较典型的例子就是展讯和MTK的中低端手机芯片的竞争了，MTK在山寨时代发家，展讯介入市场与MTK展开了激烈的竞争从而让中低端手机芯片的价格大大下降，而华为介入高端手机芯片的市场也必然会让高通的手机芯片的价格收到影响，当然高通的芯片也不只是在手机芯片方面；高端存储芯片主要是由美光、三星等生产，除了AI、物联网、大数据等方面对存储器方面的需求量超级大，国内存储器方面较为弱势，没有拿得出手的存储器芯片也是让今年存储器价格上涨的一个重要原因，但是随着之后国内武汉新芯的存储器量产进入市场后，存储器的价格（最起码中低端）也必然会趋于稳定。本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。集成电路资料获取百家号最近更新：简介:专注于推广集成电路行业相关知识作者最新文章相关文章