基于桥接芯片构建RapidIO和PCI‑E互联系统的制作方法

本发明涉及一种互联系统，特别是涉及一种基于桥接芯片构建RapidIO和PCI-E互联系统。

背景技术：

Intel早在2000年12月就提出了PCI Express概念，最初是为商用PC中一些要求更高带宽的应用而设计的，它在PCI的基础上发展起来，主要应用于商业计算市场，由于它在满足现代通信系统要求的许多性能(如直接对等通信、服务种类、多点传送支持、消息传递协议和拓扑灵活性)方面具有某种程度的先天性障碍，与其竞争的RapidIO技术在嵌入式通讯领域更具优势。RapidIO是由Motorola和Mercury等公司率先倡导的一种高性能、低引脚数、基于数据包交换的互连体系结构，是为满足高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互连技术标准。RapidIO主要应用于嵌入式系统内部互连，支持芯片到芯片、板到板间的通讯，可作为嵌入式设备的背板连接。

在研发的新型无线电台上，支持PCI-E总线接口的国产CPU芯片Loongson 2H并不支持RapidIO技术，它设计为主要面向移动终端、笔记本电脑、平板电脑等移动处理器，为了提高核心器件国产化率，需要将这类传统设备和新型RapidIO体系架构相互融合，构建一套完整的互联系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于桥接芯片构建RapidIO和PCI-E互联系统，其本发明可以使用国产CPU芯片Loongson 2H，提高了核心器件的国产化率。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于桥接芯片构建RapidIO和PCI-E互联系统，其特征在于，其包括依次连接的主控板、交换板、信号处理板和射频板；

主控板包括国产CPU芯片、配置电路、存储器、RS232接口、JTAG接口、电源转换模块、时钟处理模块、复位芯片、Tsi721型桥接芯片、网络芯片、总线，配置电路、存储器、RS232接口、JTAG接口、电源转换模块、时钟处理模块、复位芯片、Tsi721型桥接芯片、网络芯片都与国产CPU芯片连接，电源转换模块、时钟处理模块、复位芯片、Tsi721型桥接芯片、网络芯片都与总线连接；

交换板包括背板接口、保密模块、Tsi578型交换芯片、音频编解码芯片、声码器、FPGA芯片、音量控制模块，背板接口、保密模块、Tsi578型交换芯片、音频编解码芯片、声码器都与FPGA芯片连接，音频编解码芯片与音量控制模块连接。

优选地，所述Tsi721型桥接芯片作为RapidIO和PCI-E相互转换的桥接芯片。

优选地，所述Tsi721型桥接芯片的一端与国产CPU芯片在主控板上通过PCI-E总线连通，Tsi721型桥接芯片的另一端通过S-RIO接口接入背板。

本发明的积极进步效果在于：本发明可以使用国产CPU芯片Loongson2H，提高了核心器件的国产化率，性能上也满足设计要求；Tsi721将传统设备接入新型体系结构的系统中，继承了原有设备，降低更新换代的成本，实现具有较好的兼容性、开放性和高效能的互联系统解决方案。

附图说明

图1为本发明基于桥接芯片构建RapidIO和PCI-E互联系统的原理框图。

图2为本发明主控板的原理框图。

图3为本发明交换板的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1至图3所示，本发明基于桥接芯片构建RapidIO和PCI-E互联系统包括依次连接的主控板、交换板、信号处理板和射频板。

主控板包括国产CPU芯片（比如Loongson 2H芯片等）、配置电路、存储器、RS232接口、JTAG接口、电源转换模块、时钟处理模块、复位芯片、Tsi721型桥接芯片、网络芯片、总线，配置电路、存储器、RS232接口、JTAG接口、电源转换模块、时钟处理模块、复位芯片、Tsi721型桥接芯片、网络芯片都与国产CPU芯片连接，电源转换模块、时钟处理模块、复位芯片、Tsi721型桥接芯片、网络芯片都与总线连接。Tsi721型桥接芯片将RapidIO和PCI-E互连构建新型无线电台，将支持PCI-E总线接口的设备接入RapidIO体系结构的系统中，利用Tsi721型桥接芯片可以使PCI-E设备和各RapidIO终端器件间进行大量数据包的传输，使通讯数据可以经过高速串行总线在PCI-E设备和各RapidIO终端器件间传输，通过对数据的组包、解包、波形参数的解析、分发给对应单元，控制整个互联系统的高效运作，支持平台波形重构，这种设计满足芯片间及板间互连对带宽、成本、灵活性及可靠性的要求，实现了高速数据通信的目的。

交换板包括背板接口、保密模块、Tsi578型交换芯片、音频编解码芯片、声码器、FPGA芯片、音量控制模块，背板接口、保密模块、Tsi578型交换芯片、音频编解码芯片、声码器都与FPGA芯片连接，音频编解码芯片与音量控制模块连接。

RapidIO和PCI-E的互连通过桥接芯片实现，Tsi721型桥接芯片是由IDT公司开发为PCI-E Gen2和RapidIO Gen2协议互转桥接设备提供的解决方案，可以实现RapidIO系统和PCI-E系统的无缝连接。由于这种桥接芯片的处理能力强，延迟低，在单板跨背板间以及机箱板间构建对等网络处理集群比较简便，但是成本高。

Tsi721型桥接芯片作为RapidIO和PCI-E相互转换的桥接芯片，可以很好的解决RapidIO和PCI-E互连问题。将Tsi721型桥接芯片置于主控板上，通过PCI-E总线接口和Loongson 2H连通，再利用RapidIO接口接入背板总线，和其他板卡通过RapidIO技术互连交换数据。

主控板通过Tsi721型桥接芯片收发数据相关接口下发波形程序，经交换板的FPGA芯片，再由高速SPI发送给信号处理板的加载FPGA芯片，加载到波形处理FPGA芯片和DSP完成快速波形部署和切换。

考虑到交换芯片在硬件结构的布局、信号处理板波形处理FPGA芯片和DSP的控制程序需要动态加载等因素，通讯建立分为两步骤进行，首先通过交换板的FPGA芯片对交换芯片各端口与各板卡主控制芯片目标器件ID进行关联配置；然后待各板卡程序加载成功后，主控板作为主机，Tsi721型桥接芯片需要跨板间通过维护包远程配置交换芯片，为各板卡主控制芯片重新确定目标器件ID，开启对应端口进行通信。

Tsi721型桥接芯片的一端与国产CPU芯片（比如Loongson 2H芯片等）在主控板上通过PCI-E总线连通，Tsi721型桥接芯片的另一端通过S-RIO接口接入背板。

互联系统硬件结构主要由一个主控板、两个交换板、两个信号处理板和四个射频板组成，实现了多频段多通道多任务多模式的设计方案，主控板与其他板卡均需要进行数据交互，Tsi721型桥接芯片是将主控板连入RapidIO体系结构的关键。系统背板总线采用VPX高速串行总线设计，支持RapidIO、PCI-E等现代工业标准的串行交换结构，提供更高的背板宽带，满足在军事等恶劣环境中也能应用。

主控板采用一颗支持PCI-E总线接口的国产CPU芯片（Loongson 2H）和一颗Tsi721型桥接芯片，主控板接收上位机发送来的波形参数配置信息分发给对应单元，并将信号处理板发送来的同步指示信息上报给上位机。

设计上考虑到FPGA芯片在实现私钥加密算法上的发展前景，在交换板上，将FPGA芯片与Tsi578型交换芯片、保密模块整合在一起，起到对音频和密钥安全保护的作用。音频信号通过音频编解码芯片进行编码，FPGA芯片区分话音模式选择是2.4Kbps还是16Kbps CVSD话音，如果是2.4Kbps话音，组包后经保密模块加密，再发给主控板波形组件，如果是16Kbps CVSD话音，组包后经保密模块加密，再发给信号处理板DSP波形组件；而从这些波形组件经Tsi578交换芯片发来的解调后话音数据，由保密模块解密，如果是2.4Kbps话音，送至声码器，如果是16Kbps CVSD话音，送至音频编解码芯片解码。

信号处理板以FPGA芯片和DSP为核心器件，这种组合设计充分发挥了DSP强大的快速运算处理能力和FPGA芯片灵活的比较规则运算优势。通过RapidIO接口，DSP波形组件发射链路将交换板发送来的PCM话音组包编码成CVSD话音发给主控板波形组件，FPGA波形组件接收主控板波形组件发来的话音数据信息，进行处理再发给射频板FPGA，接收链路过程则与此相反。而在主控板下发指令和待加载程序后，交换板接收RapidIO数据包，再经高速SPI将每一帧完整的数据先存放在dpram中，然后SPI_dpram模块对信号处理板的加载FPGA芯片产生一个中断，加载FPGA芯片分别将待加载程序通过Avalon总线以DMA方式下载给波形处理FPGA芯片和HPI接口加载给波形处理DSP。

射频板选用FPGA芯片作为主控制芯片，通过RapidIO接收主控板下发的指令并上报工作状态，还与信号处理板有数据交互。

各板卡通过RapidIO技术相连构建新型无线电台，Tsi721驱动软件提供主控板与其他板卡通信的软件接口实现，Tsi721驱动软件设计采用C语言编写，根据软件功能需求提供外部接口给上层应用程序调用，实现通讯数据在PCI-E设备和RapidIO设备间传输。

本发明采用了以上技术方案后，实现了RapidIO和PCI-E两个体系结构的融合，构建了一个高速数据传输的互联系统。将国产处理器和国产操作系统纳入到无线电台今后的研发体系中，让两种总线技术发挥各自优势，提高了系统性能，扩展了应用领域，达到了预期的设计目标。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。