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板级光互连协议研究与FPGA实现

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标签: 板级光互连协议研究与FPGA实现

板级光互连协议研究与FPGA实现

随着集成电路频率的提高和多核时代的到来,传统的高速电互连技术面临着越来越严重的瓶颈问题,而高速下的光互连具有电互连无法比拟的优势,成为未来电互连的理想替代者,也成为科学研究的热点问题。目前,由OIF(Optical  Intemetworking  Forum,光网络论坛)论坛提出的甚短距离光互连协议,主要面向主干网,其延迟、功耗、兼容性等都不能满足板间、芯片间光互连的需要,因此,研究定制一种适用于板级、芯片级的光互连协议具有非常重要的研究意义。  本论文将协议功能分为数据链路层和物理层来设计,链路层功能包括了协议原语设计,数据帧格式和数据传输流程设计,流量控制机制设计,协议通道初始化设计,错误检测机制设计和空闲字符产生、时钟补偿方式设计;物理层功能包含了数据的串化和解串功能,多通道情况下的绑定功能,数据编解码功能等。  然后,文章采用FPGA(Field  Programmable  Gate  Array,现场可编程门阵列)技术实现了定制协议的单通道模式。重点是数据链路层的实现,物理层采用定制具备其功能的IP(Intellectual  Property,知识产权)——RocketIO来实现。实现的过程中,采用了Xilinx公司的ISE(Integrated  System  Environment,集成开发环境)开发流程,使用的设计工具包括:ISE,ModelSim,Synplify  Pro,ChipScope等。  最后,本文对实现的协议进行了软件仿真和上扳测试,访真和测试结果表明,实现的单通道模式,支持的最高串行频率达到3.5GHz,完全满足了光互连验证系统初期的要求,同时由RocketIO的高速串行差分口得到的眼图质量良好,表明对物理层IP的定制是成功的。

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