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提出高速数据传输系统中IEEE802.3千兆网卡与同步静态存储器间非对称点对点高速通信接口和通信协议设计方案,接口速率不低于1 Gb/s。基于高速接口中常用的低电压差分信号技术,电气连接单向使用5路低摆幅差分信号对,其中1路时钟,4路数据,双沿采样源同步传输;基于适用于短传播延时的停止等待自动重复请求协议,通信协议使用命令——应答机制;利用模256校验保证数据的可靠传输。理论分析表明,通信接口带宽可达1.2 Gb/s,协议效率在99%以上,协议工作稳定可靠,在满足千兆网卡全速接收转发数据的情况下,高速并口带宽仍有裕量。
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LVDS高速并口通信协议设计高速并口通信协议设计
提出高速数据传输系统中IEEE802.3千兆网卡与同步静态存储器间非对称点对点高速通信接口和通信协议设计方
案,接口速率不低于1 Gb/s。基于高速接口中常用的低电压差分信号技术,电气连接单向使用5路低摆幅差分信
号对,其中1路时钟,4路数据,双沿采样源同步传输;基于适用于短传播延时的停止等待自动重复请求协议,通
信协议使用命令——应答机制;利用模256校验保证数据的可靠传输。理论分析表明,通信接口带宽可达1.2
Gb/s,协议效率在99%以上,协议工作稳定可靠,在满足千兆网卡全速接收转发数据的情况下,高速并口带宽
仍有裕量。
非对称的点对点通信在应用中十分常见,非对称指的是某一方向的数据传输量明显大于相反方向。高速数据传输系统主要
传输图像数据,需要完成由PC向存储设备的高速传输,它是非对称的。针对图像数据的高速传输,美国国家半导体公司推出
了CameraLink标准[1],美国自动化成像协会提出了GigE Vision标准[2]。这两个标准均整合了相机,GigE Vision甚至集成了
部分TCP/IP协议,而系统中数据传输是由以太网、高速接口级联而成,故不可以直接使用以上标准。对于点对点通信,有着
完备的协议和专用设备,如USB3.0[3]接口。但对于本系统简单的点对点高速传输,其实现比较复杂。高速总线主要有
HOTLink和低摆幅差分信号LVDS(Low Voltage Differential Signaling)[4],其中LVDS可以在差分PCB线对或平衡电缆上以几百
兆至几千兆比特每秒的速率传输数字信号,在实际中应用较多,Cameralink标准的电气连接也是基于LVDS的。
为提高带宽,LVDS标准提议使用提高总线位宽的方法[5],三线同步串行传输已得到实现[6]。同样,使用DDR传输也是提
高带宽的一种方法,也已实现[7]。
本文结合增加总线位宽和DDR传输两种方法,提出一种基于
1 高速数据传输系统高速数据传输系统
高速数据传输系统通过存储设备连接显示设备,通过IEEE802.3千兆网卡连接控制计算机,其结构如图1所示。
千兆网卡和存储设备分别由两片
2 停止等待停止等待ARQ通信协议设计通信协议设计
2.1 协议电气接口协议电气接口
由于千兆网卡和SDRAM间为超短距离传输,故本协议使用LVDS接口。为提高接口速率,采用并行接口[5];为减少传输数
据冗余,采用源同步,即1路时钟,4路数据,双沿采样(DDR)的源同步方式。此时当时钟频率为150 MHz时,总理论带宽就可
达1.2 Gb/s。
2.2 帧格式帧格式
通信协议的设计中首要问题是帧格式的设计[8]。超近距离非对称点对点通信有源端、宿端明确、误码率低的特点,故帧格
式设计依照减少冗余、降低校验复杂度的原则。其由命令帧和应答帧组成,帧格式如图2、图3所示。传输数据的长度以字节
为单位,上升沿发送高4位数据,下降沿发送低4位数据,每一个时钟周期正好传送1 B数据。
2.2.1 开始停止界定符开始停止界定符
一帧的开始由前导码标志,但无停止码,数据的长度由长度字段指示。为保证每次通信开始时数据总线均发生翻转,前导码
使用FF00;总线空闲时,保持最后发送的数据不变。
2.2.2 其他字段其他字段
命令帧由长度、类型、数据、校验字段构成:长度字段长度为2 B,高字节先发,其表示“类型”、“数据
”、“校验”字段总长度;类型字段长度为1 B,最多可表示256种命令(例:0x10:写寄存器,0x11:读寄存
器,0x12:写RAM数据);数据字段长度可变,数据类型为写寄存器时其由1 B的写寄存器地址和1 B的写寄存器内容组成,为读



















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