使用FPGA实现高速串行交换模块的方法详细说明

　　采用Xlinx公司的Virtex5系列FPGA设计了一个用于多种高速串行协议的数据交换模块，并解决了该模块实现中的关键问题。该交换模块实现4X模式RapidlO协议与4X模式PCI Express协议之间的数据交换，以及自定义光纤协议与4X模式PCI Express协议之间的数据交换，实现了单字读写以及DMA操作，并提供高速稳定的传输带宽。

　　随着FPGA应用范围的不断扩大以及对速度需求的不断提升，集成高速串行模块的FPGA已经应用于市场。以Xilinx的Virtex5系列为代表的集成GTPRocketlO模块的FPGA受到广泛关注。以XC5LX50T为例，这款FPGA集成了一个PCIE的Endpoint以及12个可以支持6 Gb／s以上的高速串行接H模块，支持串行RapidIO、fiber channel以及其他多种串行协议。

　　高速串行接口是系统互联的核心，业内使用较多的是应用于嵌入式系统互联的串行RapidlO协议、应用于PCI系统互联的PCI Express协议以及存储中广泛使用的Fibre光纤协议。在数据采集存储应用中，多种接口的应用使得存储系统越来越复杂，然而针对某些特定的以磁盘为存储媒介的系统，PCI Ex．press协议仍然占据优势。标准的数据采集存储系统结构图如图1。

　　由图l可知，Fibre采集卡控制磁盘阵列的文件系统，PCIE转存卡接收数据采集设备的数据。2块板卡插在服务器提供的PCIE插槽上，通过PCIE协议交换数据。Fibre采集卡是成熟的硬件设备，而针对不同的数据采集设备

　　只需要提供不同接口的PCIE转存卡。因此针对于应用最广泛的RapidlO和光纤接口协议，实现PCIExpress到Ra．pidIO以及光纤协议的数据交换就非常有意义。

　　本文以光纤存储为背景，用Xilinx公司的XC5L）（50rr实现4X模式串行RapidlO到4XPCIE的数据交换以及2X模式的光纤接口到4X模式的PCIE的数据交换。本文给出了整个交换模块的原理框图并解决了RocketlO模块设计上的关键问题。