CN101102197B - 基于交换机的可扩展dspeed-dsp_q6455信号处理板 - Google Patents
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Abstract
本发明为一款基于交换机的可扩展DSPEED-DSP Q6455信号处理板及TMS320C6455DSP信号处理网络的构建方法。本板卡由七个电源模块、四个处理节点、处理节点互联芯片组和一个千兆以太网接口组成。通讯协议主要包括PCI协议、串行RapidIO协议和千兆以太网协议。板型为cPCI 6U标准板型。工作平台是工控计算机平台。互连网络构建方法为：基于串行RapidIO协议的交换机模式、基于FPGA的源同步传输模式、基于cPCI协议的总线模式和基于千兆以太网的网络模式。本发明信号处理板的处理能力强、存储容量大、板内和板间的数据传输带宽大、接口形式灵活多样、可扩展性强。其主要应用于信号处理实时性要求苛刻、DSP间通讯量大的场合，例如雷达信号处理，图像处理，通讯基站等等。
Description
技术领域
本发明涉及用于高速实时信号处理的多DSP板卡及支持信号处理节点高速互联的方法。可用于雷达信号处理、图像处理和通讯基站等领域。
背景技术
高速实时信号处理的多DSP板卡主要应用于信号处理实时性要求苛刻、DSP间通讯量大的场合，例如雷达信号处理、图像处理、通讯基站等等。在这些应用中需要DSP之间拥有高速的通讯网络。TI公司的TMS320C6455以前的TMS320C6000系列DSP，其多DSP互联能力很差。然而TMS320C6455集成了支持串行RapidIO协议的外设-SRIO；Tundra公司发布了基于串行RapidIO协议的交换机芯片-Tsi568a。于是我们设计实现了基于串行RapidIO交换机的可扩展DSPEED-DSP_Q6455信号处理板。本板卡信号处理能力强、存储容量大、板内和板间的数据传输带宽大、接口形式灵活多样、可扩展性强。
发明内容
本发明的目的在于提供一款基于交换机的可扩展DSPEED-DSP_Q6455信号处理板。
本发明是由七个电源模块、四个处理节点、处理节点互联芯片组和一个千兆以太网接口组成的。通讯协议主要包括PCI协议、串行RapidIO协议和千兆以太网协议。板型为cPCI 6U标准板型；工作平台是工控计算机平台。
互连网络构建方法为：基于串行RapidIO协议的交换机模式、基于FPGA的源同步传输模式、基于cPCI协议的总线模式和基于千兆以太网的网络模式。交换机Tsi568a有八个4通道串行RapidIO接口；每个TMS320C6455集成了一个4通道串行RapidIO接口-SRIO。板内4个TMS320C6455的SRIO无缝连接到串行RapidIO交换机Tsi568a的4个接口，板内任何两个处理节点都可以通过交换机Tsi568a实现点对点的高速数据传输；交换机Tsi568a的另外4个接口连接到cPCI规范自定义接插件J3，用于板间互联。每个TMS320C6455的EMIFA以同步64位总线的方式与FPGA接口，能够实现板内处理节点间的高速数据传输；FPGA在cPCI规范接插件J4和J5上定义了自定义接口，支持通过源同步传输方式实现板间高速数据传输；TMS320C6455支持PCI协议，能够通过cPCI总线实现数据交换；TMS320C6455支持千兆以太网络接口，多个信号处理板间可以通过千兆以太网络实现数据交换。
每个处理节点由一片TMS320C6455和512MB的DDRII-SDRAM组成。
处理节点互联芯片组由FPGA、串行RapidIO交换机Tsi568a和PCI桥PLX6466组成。
板卡对外留有串行RapidIO接口，可与多个支持串行RapidIO接口的板卡无缝互联；板卡在cPCI自定义的接插件J4和J5上定义了基于FPGA源同步传输的接口；板卡实现了两个PMC标准接口，可与两个PMC子板组合构建信号处理平台。
TMS320C6455支持PCI协议，使工控计算机能通过cPCI总线实时监控各信号处理节点的运行状态；TMS320C6455支持千兆以太网协议，使工控计算机能通过千兆以太网络实时监控各信号处理节点的运行状态。
PCI桥既可以工作在透明模式下也可以工作在非透明模式下。
本发明的优点在于：信号处理板的处理能力强、存储容量大、板内和板间的数据传输带宽大、接口形式灵活多样、可扩展性强。
附图说明
图1-本发明的板卡实物图；
图2-本发明的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细描述：
本板卡的供电部分共由七个电源模块组成，它们是：两个PTH05000WAH、两个PHT08T220、一个LT1764-3.3、一个LT1764-2.5和一个UC385TDKTTT-ADJ。整板一共四个TMS320C6455 DSP芯片。四个DSP并行工作时拥有4×8000MIPS的峰值处理能力。每个TMS320C6455的DDRII-SDRAM控制器接口上挂有512MB的DDRII-SDAM芯片组。DDRII-SDAM芯片组由两片MT47H128M16HG-37E组成。整板DRII-SDRAM存储容量2GB，每个DSP对DDRII-SDAM芯片组的访问速度可达2GBps。每个DSP的EMIFA接口上挂有4MB的Flash(一片S29AL032D70TAI00芯片)和8MB的SBSRAM存储器(两片CY7C1441AV33-133AXC芯片)。如图1、图2所示。
板内DSP之间的互联方式有三种：串行RapidIO、FPGA和PCI总线。每个DSP都有一个4通道的串行RapidIO接口；交换机TSI568a共有八个4通道串行RapidIO接口，其中四个用于与板内四个DSP互联，另外四个连到J3用于板间互连。四个DSP的EMIFA接口都以同步64bits的形式与FPGA(XC4VLX40-10FF1148C芯片)互联。板内四个DSP的PCI接口以及两个PMC背板接口都以32bits、66/33MHz的PCI总线形式与PCI桥(PLX6466芯片)的从端互联；本板上的PCI桥既可以工作在透明模式下也可以工作在非透明模式下，模式选择通过硬件跳线实现。
板间的接口形式有三种：基于cPCI规范、基于PMC规范和基于千兆以太网络协议的。基于cPCI规范的接口分三种：PCI桥芯片的主端以64bits、66/33MHz的cPCI总线形式通过J1、J2与cPCI工控机上的PCI桥互联；串行RapidIO交换机芯片的四个4通道接口通过J3实现板间互联；FPGA以自定义接口的形式通过J4、J5实现板间基于源同步传输方式的互联。基于PMC协议的接口分两种：PCI桥芯片的从端以32bits、66/32MHz的PCI总线形式通过两个PMC接口的JN1和JN2与PMC背板互联；FPGA以自定义接口的形式通过两个PMC接口的JN3、JN4接插件实现与PMC背板的基于源同步传输方式的互联。TMS320C6455芯片集成了EMAC外设，支持MII/RMII/GMII/RGMII四种工作模式，本板卡选择了GMII模式。本板卡利用正面最左边的DSP与GPHY(DP83865DVH芯片)互连实现了千兆以太网接口。
串行RapidIO网络至少需要一个HOST，在本板卡组成的系统中可以任意指定一个TMS320C6455作为HOST。系统加电之后，cPCI主机通过cPCI总线将程序下载到作为串行RapidIO网络HOST的DSP中，DSP执行此程序并发送维护包配置串行RapidIO网络其他处理节点和交换机。配置的内容是所有交换机的路由表以及各处理节点的ID。配置完成之后，网络中的所有处理节点之间就可以进行基于ID的点到点高速数据传输。其中单个4通道串行RapidIO接口的板内带宽为8×3.125Gbps(全双工)，板间带宽为8×1.25Gbps(全双工)。
基于本板卡及其互联方式可以构建任意拓扑的DSP信号处理网络。DSP之间可以实现一个节点到一个节点、一个节点同时到多个节点(广播方式)和多个节点同时到多个节点的数据交换。另外由于cPCI主机可以与任何一个处理节点通过cPCI总线和千兆以太网络实现数据交换，可以实时监控所有处理节点的运行状态。
Claims (1)
1.基于交换机的可扩展DSPEED-DSP_Q6455信号处理板，通讯协议主要包括PCI协议、串行RapidIO协议和千兆以太网协议，板型为cPCI 6U标准板型，工作平台为cPCI工控计算机平台，其特征在于：由七个电源模块、四个处理节点、处理节点互联芯片组和一个千兆以太网接口组成的；其中互联芯片组由FPGA、串行RapidIO交换机Tsi568a和PCI桥PLX6466组成；每个处理节点由一片TMS320C6455和512MB的DDRII-SDRAM组成，板内四个处理节点的SRIO接口无缝连接到串行RapidIO交换机的4个接口上，板内任何两个处理节点都可以通过串行RapidIO交换机实现点对点的高速数据传输；cPCI规范自定义接插件J3与串行RapidIO交换机的另外4个接口互联，用于板间扩展；四个处理节点的EMIFA接口以同步64位总线的方式与FPGA互联；cPCI规范接插件J4和J5与FPGA互联，可通过源同步传输方式实现板间扩展；利用正面最左边的处理节点和GPHYDP83865DVH芯片互联实现了千兆以太网接口。
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