EMIF64 是由 Texas Instruments 開發(fā)的一款接口，在業(yè)內(nèi)應(yīng)用多年，反響良好。但是，EMIF64 現(xiàn)正用于從未嘗試的 DSP 至 DSP 連接等應(yīng)用。本文闡述了與以相同有效帶寬運(yùn)行的串行 RapidIO交換器相比，采用 FPGA 的八端口 EMIF64 交換器具有的優(yōu)缺點(diǎn)。

　　外部存儲(chǔ)器接口（EMIF），External Memory Interface，是TMS DSP器件上的一種接口。一般來(lái)說(shuō)，EMIF可實(shí)現(xiàn)DSP與不同類型存儲(chǔ)器（SRAM、Flash RAM、DDR-RAM等）的連接。一般EMIF與FPGA相連，從而使FPGA平臺(tái)充當(dāng)一個(gè)協(xié)同處理器、高速數(shù)據(jù)處理器或高速數(shù)據(jù)傳輸接口。設(shè)計(jì)接口提供了一個(gè)FPGA塊至RAM的無(wú)縫連接。在讀/寫、FIFO或存儲(chǔ)器模式中，雙端口塊RAM的一側(cè)被用來(lái)實(shí)現(xiàn)與DSP的通信。另一側(cè)用于實(shí)現(xiàn)與內(nèi)部FPGA邏輯電路或平臺(tái)-FPGA嵌入式處理器的通信。在使用DSP的過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)外部存儲(chǔ)器接口時(shí)可以參考TI的TMS320XX DSP External Memory Interface （EMIF） Reference Guide。其中XX代表某一種具體的dsp處理器。

　　EMIF 標(biāo)準(zhǔn)是一種成熟、穩(wěn)定的并行外部存儲(chǔ)器接口，且已在許多應(yīng)用中證明大有益處。但其能力僅限于主機(jī)，且需要昂貴的 CPU 中斷服務(wù)程序，以便將系統(tǒng)內(nèi)其他主機(jī)的數(shù)據(jù)傳入設(shè)備。支持 EMIF 接口可能還需要龐大的軟件開銷（取決于數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笮〖邦l率）。圖 1 所示的是傳統(tǒng)的EMIF 應(yīng)用示例，通過(guò)CPU 中斷+ EDMA 方法從 CR ASIC 傳至 DSP 的傳輸形式。

　　在高速串行RapidIO數(shù)據(jù)通信中，作為一種基于可靠性的開放式，RapidIO以其高效率、高穩(wěn)定性、低系統(tǒng)成本的特點(diǎn)，為通信系統(tǒng)各器件間提供了高帶寬、低延時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案。由于時(shí)鐘抖動(dòng)、偏斜、隊(duì)列間同步以及串?dāng)_噪聲等各種非理想因素的影響，同時(shí)考慮到硬件開銷，信號(hào)而不傳送與數(shù)據(jù)信號(hào)同步的時(shí)鐘信號(hào)。為了保證接受端的數(shù)據(jù)同步問(wèn)題，采用了時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)電路（CDR）技術(shù)。

　　通過(guò)選擇串行 RapidIO 等先進(jìn)的系列接口，可實(shí)現(xiàn)諸多一般優(yōu)點(diǎn)：

　　* 可配置性及性能 – RapidIO以 1.25、2.5 及 3.125Gb的速率支持每個(gè)鏈接，且可支持多達(dá)八個(gè) 4x鏈接或十六個(gè) 1x 鏈接。具有確定性及低延時(shí)的特點(diǎn)，且提供無(wú)阻塞交換矩陣架構(gòu)。

　　* 控制 – RapidIO 具有可配置的 CPU 中斷控制、支持錯(cuò)誤管理及通過(guò)性能監(jiān)控統(tǒng)計(jì)支持擁塞控制等特點(diǎn)。它還提供用于硬件錯(cuò)誤恢復(fù)的 CRC 處理。

　　* 軟件支持 – 納入硬件終止端點(diǎn)從而實(shí)現(xiàn)較低的軟件開支。另外，RapidIO 只要求低水平的配置及功能支持，同時(shí)提供高度抽象的信息傳遞 API。它還具有 CPU 開銷無(wú)需由傳輸數(shù)據(jù)的大小決定（例如通過(guò)少量控制訊息）的優(yōu)點(diǎn)。

　　圖2顯示與圖1相同的應(yīng)用，而在實(shí)施時(shí)采用串行 RapidIO。采用此方法而不選擇 EMIF64 的具體優(yōu)點(diǎn)可概述為以下幾點(diǎn)：

　　* 靈活性 –EMIF64 的局限性包括：它不是一個(gè)開放式標(biāo)準(zhǔn)接口，且其帶寬限于 8Gb/s 半雙工。另外，它并非可擴(kuò)展的解決方案。相反，串行 RapidIO 具有開放式標(biāo)準(zhǔn)接口、帶寬可擴(kuò)展至高達(dá) 20Gb/s 及可擴(kuò)展架構(gòu)。

　　* 性能 – EMIF64 屬于損耗系統(tǒng)，不會(huì)存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，也不會(huì)提供數(shù)據(jù)的優(yōu)先次序。另外，通過(guò)交換器時(shí)還具有不可確定的延時(shí)。串行 RapidIO 是無(wú)損耗系統(tǒng)，可保證數(shù)據(jù)包傳送具有四個(gè)優(yōu)先次序等級(jí)。通過(guò)交換器時(shí)具有可確定的延時(shí)。

　　* 開發(fā)成本 – 當(dāng)采用 EMIF64 接口時(shí)，需要 FPGA 設(shè)計(jì)及確認(rèn)資源。需承擔(dān)的測(cè)試平臺(tái)費(fèi)用不可低估，且需要持續(xù)的產(chǎn)品支持。但是，采用串行 RapidIO，無(wú)需進(jìn)行硅設(shè)計(jì)，且由于 EMIF64的相對(duì)I/O 要求更高，因此執(zhí)行本解決方案的成本較低。同時(shí)，PCB 的復(fù)雜性降低----單個(gè) 64 位 EMIF 接口需要大約 97 只引腳，意味著八個(gè)端口的交換器只需要 776 只接口引腳----因此可降低成本。

　　* 其他優(yōu)點(diǎn) – 串行 RapidIO 提供 CRC 處理，可實(shí)現(xiàn)基于硬件的錯(cuò)誤恢復(fù)，而EMIF64 無(wú)錯(cuò)誤檢測(cè)/糾正。另外，后者不會(huì)提供狀態(tài)或確認(rèn)反饋，而串行 RapidIO 提供錯(cuò)誤管理及功能。此外，較寬的并行接口比串行接口占用更多的 PCB 空間。

　　兩種解決方案基本相同的一點(diǎn)是功率需求。使用相等的帶寬配置時(shí)二者的端點(diǎn)功耗大致相同。當(dāng)在64位模式下以133MHz 工作頻率運(yùn)行時(shí)，EMIF 具有 8Gb/s 的半雙工帶寬。當(dāng)在x4 模式下以1.25Gb/s 工作頻率運(yùn)行時(shí)，串行 RapidIO 具有4Gb/s 的全雙工帶寬。盡管交換器功耗取決于如何實(shí)施FPGA 及所包括的功能，但有關(guān)功耗大致相同。

　　圖3顯示Tundra Tsi578串行 RapidIO 交換器的組件示意圖，該款交換器是 80Gb/s 全雙工串行RapidIO 交換器，符合開放式標(biāo)準(zhǔn)及第1.3版（版本）串行 RapidIO 互連規(guī)范。適用于網(wǎng)狀、矩陣架構(gòu)與集成系統(tǒng)的高度可擴(kuò)展解決方案 Tsi578，可為設(shè)計(jì)人員及架構(gòu)工程師提供配置選項(xiàng)，以匹配各種網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線及視頻基礎(chǔ)架構(gòu)應(yīng)用的 I/O 帶寬需求。它可配置高達(dá)八個(gè) 4x 鏈接或高達(dá)十六個(gè)1x 鏈接，且每個(gè)4x 鏈接可分解為兩個(gè) 1x 鏈接。該款交換器支持 1.25、2.5 及 3.125Gb的速率，每個(gè)端口可配置為 1.25、2.5 或 3.125Gb/s。有關(guān)端口完全獨(dú)立，且交換器支持混合的速度及帶寬配置。

　　第三代 Tsi578 交換器采用創(chuàng)新的交換矩陣架構(gòu)管理以提高下一代通信基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)的數(shù)據(jù)吞吐量，包括ATCA及MicroATCA應(yīng)用。這款交換器可向64000多個(gè)端點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，并且具有獨(dú)立的單播與多播路由機(jī)制及錯(cuò)誤管理擴(kuò)展功能，對(duì)于這些平臺(tái)大有助益。

　　Tsi578的端口配置極為靈活性，同時(shí)采用低功耗、高速SerDes 以輕松地優(yōu)化功耗。為了有助于簡(jiǎn)化信號(hào)通道路由，該款交換器還支持I/O 通道交換。此設(shè)備要求 1.2V 及 3.3V 電源軌，可在工業(yè)及商業(yè)額定溫度范圍內(nèi)工作。該款交換器還支持高速互連的 ACGA 版 IEEE 1149.6 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)。

　　結(jié)論

　　Tundra Tsi578 交換器與 Texas Instruments TMS320C6455 結(jié)合可為采用 DSP 群集的任何應(yīng)用提供系統(tǒng)級(jí)性能。由傳統(tǒng)的 DSP EMIF轉(zhuǎn)向串行 RapidIO 交換方法可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大、功能豐富的設(shè)計(jì)，從而擴(kuò)展至多個(gè)DSP密度。串行 RapidIO 交換器的成本不到 FPGA EMIF64 交換器成本的一半，此外，前者所需的開發(fā)資源遠(yuǎn)比后者少。