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在深入研究及分析FC网络协议的基础上,提出了一种采用数模混合SoC设计技术实现FC-AE-ASM协议处理芯片的研制方案,详细说明了芯片的架构设计、工作原理及技术优势。该芯片内嵌微处理器、FC-AE-ASM协议处理引擎、高速串并转换SerDes、PCIe/RapidIO主机接口,与主机处理器配合可完成FC设备管理、通信管理、时钟同步、网络管理等功能;提供片外存储器接口以及JTAG等调试接口。经过多层次、多角度验证表明,该芯片功能、性能稳定,可大大减小系统功耗及体积,提高系统集成度。
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FC协议处理芯片设计与实现协议处理芯片设计与实现
在深入研究及分析FC网络协议的基础上,提出了一种采用数模混合SoC设计技术实现FC-AE-ASM协议处理芯片
的研制方案,详细说明了芯片的架构设计、工作原理及技术优势。该芯片内嵌微处理器、FC-AE-ASM协议处理
引擎、高速串并转换SerDes、PCIe/RapidIO主机接口,与主机处理器配合可完成FC设备管理、通信管理、时钟
同步、网络管理等功能;提供片外存储器接口以及JTAG等调试接口。经过多层次、多角度验证表明,该芯片功
能、性能稳定,可大大减小系统功耗及体积,提高系统集成度。
0 引言引言
本文在深入研究及分析FC网络协议的基础上,结合我国机载航电系统对FC总线网络的应用需求,介绍了一种采用
1 研制总体思路研制总体思路
首先全面解读和正确分析FC网络协议及标准,探索有效实现FC协议技术方法和途径,经过反复的理论分析和仿真、验
证,突破FC协议正确解读及分析、关键IP设计与验证、高速串行SerDes电路实现等关键技术,开发FC协议处理关键IP,研制
高速SerDes电路,构建芯片FPGA原型,并在多个系统中进行大量的应用验证和优化,为芯片定义、研制及应用打下扎实的
技术基础,降低芯片研制风险。
在此基础上,结合系统需求,完成FC-AE-ASM协议处理芯片的定义、体系结构设计及优化;采用软硬件协同设计[3-6]方
法完成芯片的逻辑设计、虚拟原型验证、FPGA原型验证、协议符合性测试验证;基于成熟工艺,完成后端物理设计、管壳定
制、流片制造、封装与测试;基于FC-AE-ASM协议处理芯片开发配套驱动软件,为自主知识产权的机载FC网络开发提供核心
芯片及基础软件。
2 设计与实现设计与实现
2.1 芯片功能芯片功能
通过对FC网络协议全面解读与分析,确定使用光电转换器和SerDes收发器模拟电路实现FC-0层和FC-1层的功能,FC协
议处理器数字电路实现FC-2层到FC-4层的全部功能。如图1所示。
通过对协议分层模型的反复理论分析,采用软硬件协同设计的方式,遵循与性能或者功耗相关的功能用硬件实现、其他用
软件实现的原则。研制核心FC-MAC IP核完成FC-1、FC-2层协议的8b/10b编解码[5]、流量控制、FC-FS协议[7-8]核心端口状
态机等功能;研制核心FC-AE-ASM协议处理核心IP,完成FC-4层中FC-AE-ASM协议中明确规定的对数据流分包和重组、组
帧等内容。结合FC-AE-ASM节点机的功能及性能需求,提出FC-AE-ASM协议处理芯片的主要功能如下:
(1)内嵌高性能PPC460处理器,工作频率125 MHz/250 MHz可配置;
(2)FC-FS协议处理功能和性能:支持1、2、3、6类服务和N、F、E、B端口;传输速率:1.062 5 Gb/s、2.125 Gb/s可
选;支持帧的CRC校验、信用管理;支持统计信息收集。
(3)集成FC-AE-ASM协议处理引擎:FC-AE-ASM协议通信处理功能;FC网络系统时统功能;FC网络运行控制功能;双余
度FC链路功能。
(4)集成FC高速串并转换SerDes。
(5)存储器控制器。片内存储器资源128 KB;片外存储器接口:片上处理器程序加载Flash 32 MB;主机访问Flash 32
MB;片上处理器程序扩展SSRAM 64 MB。














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