典型高速系统应用框图举例

Posted 2020-10-27 alifpga

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了典型高速系统应用框图举例相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

下面简单举例SERDES的FPGA在通信和消费领域高速系统中的应用，从而扩展我们的视野。限于主旨和篇幅，所述内容不能深入，希望有兴趣的读者参考阅读网站上相关的文章。Altera Stratix GX支持的高速标准以及参数特性如图所示。

AlteraStratix GX支持的高速标准以及参数特性

Stratix IV高速LVDS端口特性如图所示。

StratixIV 支持高速标准如图所示。

Stratix IV GX支持如此丰富的高速标准，使得Altera FPGA被广泛应用于高速系统。传统的SERDES应用主要集中在如图所示的通信网络，特别是传输、交换、接入等领域，如SONET/SDH、DWDM、Optical Switching、Router、CMTS、DSLAM、ATCA、SAN、3G Mobile等系统的背板或线卡。随着多媒体业务和消费电子的发展，SERDES正逐步应用于数字电视广播、视频点播等领域。下面对一些常见使用SERDES的高速系统举例说明。

当代通信与数据网络结构示意图

(1)内嵌SERDES的FPGA在背板或芯片互连接口转换中的应用。

内嵌SERDES的FPGA的最常见应用在于背板或芯片互连接口的转换。本例为背板上两个10G接口的转换，通过内嵌高速SERDES的FPGA可实现XAUI到SP14.2接口的转换，如图所示。特别是Altera Stratix IV内嵌DPA功能对实现SP14.2这一复杂接口非常有益。

使用SERDES实现背板上XAUI到SPI4.2接口的转换

(2)内嵌SERDES的FPGA在ATCA中的应用。

从图所示的当代通信网结构可以看出，目前通信网中不同层次、不同应用领域的通信接口纷繁复杂，不同芯片和设备制造商提供的解决方案各式各样，所以在通信机房，不同厂商的单板和系统的互连互插性较差，不利于开发和维护。为了使通信接口高效、统一，PICMG(全球工业计算机制造组织)提供出了ATCA。ATCA(Advanced Telecom ComputingArchitecture，先进的通信计算机架构)即PICMG3标准，它为下一代融汇通信及数据网络应用提供了一个高性价比、基于模块化结构、兼容性好、可以扩展的硬件架构，同时ATCA还以模块化结构形式良好地支持了现代传输需求与应用的发展。采用ATCA架构后，未来通信网及数据网将演化为如图所示的结构，并进一步演化为图所示的理想化结构。

未来通信与数据网络结构示意图

在ATCA系统中规定了如下子协议。

PICMG3.1:以太网和光线交换(Ethernet Switch Fabric)。

PICMG3.2:Infiniband交换(Infinibandswitch Fabric)。

PICMG3.3:星形交换(StarFabric switch Fabric)。

PICMG3.4:PCI Express。

PICMG3.5:Rapid IO。

每个子标准都可以说是基于高速SERDES的典型应用。

高端FPGA内嵌SERDES等硬核的发展趋势，高速SERDES拓宽了FPGA的数据传输带宽你，大规模的FPGA又为系统级解决方案提供了灵活快速的选择，在高速ATCA领域中，内嵌SERDES的FPGA将扮演前所未有的重要角色。

(3)内嵌SERDES的FPGA的应用主要局限于通信领域，特别是传输、交换、接入、移动等领域，随着消费需求的不断发展，目前SERDES高速系统在传统消费领域也有了广泛的应用。如图所示为数字电视(DTV ，Digital TV)数据广播系统的示意框图，使用内嵌FPGA参与DTV的系统解决方案主要有以下优势。

FPGA灵活、市场响应快，适合应用于不断演化的标准和因市场不断革新的需求。

FPGA的内嵌高速SERDES或者高速I/O端口，可实现诸如SMPTE-259M(360Mbit/s)和SMPTE-292M(1.485Gbit/s和1.483Gbit/s)和DTV数据接口标准。

FPGA内嵌DSP或CPU等处理器的发展趋势更好地支持了视频、语音处理，为FPGA解决DTV系统提供了更好的性价比。