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

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

文件下載：80HCPS1848BRI.pdf

一、設備概述

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

典型應用場景

CPS - 1848 適用于多種領域，如高性能計算、無線通信、國防與航空航天以及視頻和成像等。這些領域?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、設備特性

1. RapidIO 端口

• 通道數(shù)量：擁有 48 個雙向 S - RIO 通道。
• 端口寬度：支持 1x、2x 和 4x 端口寬度，每個端口最高可達 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 定義的短距離或長距離傳輸，以及 Level II 定義的短、中、長距離傳輸，適用于不同的應用場景。
• 錯誤管理：支持錯誤管理擴展，具備軟件輔助錯誤恢復功能，支持熱插拔，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護性。

2. I2C 接口

• 功能用途：提供 (I^{2} C) 端口，用于設備的維護和錯誤報告。
• 工作模式：支持主模式和從模式。主模式下可從外部 ROM 進行上電配置，還支持外部圖像壓縮和校驗和功能。

3. 交換機特性

• 吞吐量：峰值吞吐量可達 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轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流，用戶可以根據(jù)實際需求進行選擇。
• 低延遲：在所有數(shù)據(jù)包長度和負載條件下都具有極低的延遲，保證了數(shù)據(jù)的實時性。
• 緩沖機制：具備內(nèi)部排隊緩沖和重傳緩沖，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/li>
• 流量控制：支持標準的發(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 個同時的多播掩碼，包括廣播功能。
• 性能監(jiān)控：提供性能監(jiān)控計數(shù)器，用于性能和診斷分析，方便用戶對設備進行監(jiān)控和維護。

4. SerDes 特性

• 信號完整性：通過發(fā)射器預加重和驅(qū)動強度以及接收器均衡，提供最佳的信號完整性，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
• 誤碼率測試：嵌入式 PRBS 生成和檢測，支持可編程多項式，可進行誤碼率測試，方便用戶對設備的性能進行評估。

5. 附加功能

• 數(shù)據(jù)包跟蹤/鏡像：每個輸入端口可以將符合用戶定義標準的所有傳入數(shù)據(jù)包復制到“跟蹤”輸出端口，方便用戶對特定數(shù)據(jù)包進行分析和調(diào)試。
• 數(shù)據(jù)包過濾：每個輸入端口可以過濾（丟棄）符合用戶定義標準的所有傳入數(shù)據(jù)包，提高了系統(tǒng)的安全性。
• 設備配置：可通過 S - RIO 端口、I2C 或 JTAG 進行配置，提供了多種配置方式，方便用戶進行操作。
• JTAG 邊界掃描：支持完整的 JTAG 邊界掃描（IEEE1149.1 和 1149.6），方便進行設備的測試和調(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 S - RIO 通道，每個通道的編碼數(shù)據(jù)速率可配置為 1.25、2.5、3.125、5 或 6.25 Gbaud。
• I2C 總線：可用于替代標準的 S - RIO 或 JTAG 端口對芯片進行編程和檢查寄存器狀態(tài)，包括錯誤報告寄存器，支持主模式和從模式，以及快速和標準模式總線。
• JTAG TAP 端口：符合 IEEE1149.1（JTAG）和 1149.6（AC Extest）標準，可用于替代標準的 S - RIO 或 I2C 端口對芯片進行編程和檢查寄存器狀態(tài)，有 5 個引腳。
• 中斷（IRQ_N）：提供中斷輸出，用于支持錯誤處理功能，當設備內(nèi)部出現(xiàn)錯誤條件時可向主機處理器發(fā)出信號。
• 復位（RST_N）：單個復位引腳用于對 CPS - 1848 進行完全復位，將所有寄存器設置為上電默認值。
• 時鐘（REF_CLK_P/N）：系統(tǒng)時鐘為 156.25 - MHz 差分時鐘。
• Rext（REXT_N/P）：用于建立 SerDes 輸出的驅(qū)動偏置，需要連接一個 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位時的 S - RIO 端口速度，不同的配置對應不同的端口速度。
• 象限配置（QCFG[7:0]）：用于定義所有端口在復位時的 S - RIO 端口寬度（x1, x2, x4），不同的位組合對應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 對應 1.25 Gbaud，001 對應 2.5 Gbaud 等。
• 象限配置引腳 QCFG[7:0]：可以分別定義四個象限的端口寬度，方便用戶根據(jù)實際需求進行配置。

四、電氣特性

1. 絕對最大額定值

文檔中規(guī)定了設備的絕對最大額定值，工程師在設計時需要確保設備的工作條件不超過這些限制，以保證設備的安全運行。

2. 推薦工作條件

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

3. AC 測試條件

詳細說明了設備在交流測試時的條件，有助于工程師進行準確的測試和評估。

4. 功耗

文檔中給出了設備的功耗信息，工程師在設計電源時需要考慮設備的功耗，以確保電源能夠滿足設備的需求。

五、總結(jié)

CPS - 1848 是一款功能強大、性能卓越的 RapidIO 交換機，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。它適用于多種應用場景，能夠滿足不同用戶的需求。在設計基于 CPS - 1848 的系統(tǒng)時，工程師需要充分了解設備的特性和接口，合理配置設備，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。大家在實際應用中是否遇到過類似設備的配置難題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。