典型高速系統(tǒng)應(yīng)用框圖舉例

下面簡單舉例SERDES的FPGA在通信和消費領(lǐng)域高速系統(tǒng)中的應(yīng)用，從而擴展我們的視野。限于主旨和篇幅，所述內(nèi)容不能深入，希望有興趣的讀者參考閱讀網(wǎng)站上相關(guān)的文章。Altera Stratix GX支持的高速標準以及參數(shù)特性如圖所示。

AlteraStratix GX支持的高速標準以及參數(shù)特性

Stratix IV高速LVDS端口特性如圖所示。

StratixIV 支持高速標準如圖所示。

Stratix IV GX支持如此豐富的高速標準，使得Altera FPGA被廣泛應(yīng)用于高速系統(tǒng)。傳統(tǒng)的SERDES應(yīng)用主要集中在如圖所示的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是傳輸、交換、接入等領(lǐng)域，如SONET/SDH、DWDM、Optical Switching、Router、CMTS、DSLAM、ATCA、SAN、3G Mobile等系統(tǒng)的背板或線卡。隨著多媒體業(yè)務(wù)和消費電子的發(fā)展，SERDES正逐步應(yīng)用于數(shù)字電視廣播、視頻點播等領(lǐng)域。下面對一些常見使用SERDES的高速系統(tǒng)舉例說明。

當代通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

(1)內(nèi)嵌SERDES的FPGA在背板或芯片互連接口轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用。

內(nèi)嵌SERDES的FPGA的最常見應(yīng)用在于背板或芯片互連接口的轉(zhuǎn)換。本例為背板上兩個10G接口的轉(zhuǎn)換，通過內(nèi)嵌高速SERDES的FPGA可實現(xiàn)XAUI到SP14.2接口的轉(zhuǎn)換，如圖所示。特別是Altera Stratix IV內(nèi)嵌DPA功能對實現(xiàn)SP14.2這一復(fù)雜接口非常有益。

使用SERDES實現(xiàn)背板上XAUI到SPI4.2接口的轉(zhuǎn)換

(2)內(nèi)嵌SERDES的FPGA在ATCA中的應(yīng)用。

從圖所示的當代通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)可以看出，目前通信網(wǎng)中不同層次、不同應(yīng)用領(lǐng)域的通信接口紛繁復(fù)雜，不同芯片和設(shè)備制造商提供的解決方案各式各樣，所以在通信機房，不同廠商的單板和系統(tǒng)的互連互插性較差，不利于開發(fā)和維護。為了使通信接口高效、統(tǒng)一，PICMG(全球工業(yè)計算機制造組織)提供出了ATCA。ATCA(Advanced Telecom ComputingArchitecture，先進的通信計算機架構(gòu))即PICMG3標準，它為下一代融匯通信及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了一個高性價比、基于模塊化結(jié)構(gòu)、兼容性好、可以擴展的硬件架構(gòu)，同時ATCA還以模塊化結(jié)構(gòu)形式良好地支持了現(xiàn)代傳輸需求與應(yīng)用的發(fā)展。采用ATCA架構(gòu)后，未來通信網(wǎng)及數(shù)據(jù)網(wǎng)將演化為如圖所示的結(jié)構(gòu)，并進一步演化為圖所示的理想化結(jié)構(gòu)。

未來通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

在ATCA系統(tǒng)中規(guī)定了如下子協(xié)議。

PICMG3.1:以太網(wǎng)和光線交換(Ethernet Switch Fabric)。

PICMG3.2:Infiniband交換(Infinibandswitch Fabric)。

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

PICMG3.4:PCI Express。

PICMG3.5:Rapid IO。

每個子標準都可以說是基于高速SERDES的典型應(yīng)用。

高端FPGA內(nèi)嵌SERDES等硬核的發(fā)展趨勢，高速SERDES拓寬了FPGA的數(shù)據(jù)傳輸帶寬你，大規(guī)模的FPGA又為系統(tǒng)級解決方案提供了靈活快速的選擇，在高速ATCA領(lǐng)域中，內(nèi)嵌SERDES的FPGA將扮演前所未有的重要角色。

(3)內(nèi)嵌SERDES的FPGA的應(yīng)用主要局限于通信領(lǐng)域，特別是傳輸、交換、接入、移動等領(lǐng)域，隨著消費需求的不斷發(fā)展，目前SERDES高速系統(tǒng)在傳統(tǒng)消費領(lǐng)域也有了廣泛的應(yīng)用。如圖所示為數(shù)字電視(DTV ，Digital TV)數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)的示意框圖，使用內(nèi)嵌FPGA參與DTV的系統(tǒng)解決方案主要有以下優(yōu)勢。

FPGA靈活、市場響應(yīng)快，適合應(yīng)用于不斷演化的標準和因市場不斷革新的需求。

FPGA的內(nèi)嵌高速SERDES或者高速I/O端口，可實現(xiàn)諸如SMPTE-259M(360Mbit/s)和SMPTE-292M(1.485Gbit/s和1.483Gbit/s)和DTV數(shù)據(jù)接口標準。

FPGA內(nèi)嵌DSP或CPU等處理器的發(fā)展趨勢更好地支持了視頻、語音處理，為FPGA解決DTV系統(tǒng)提供了更好的性價比。

數(shù)字電視數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖