利用Virtex-5LXT应对串行背板接口设计挑战

应用示例

下面，举例说明如何集成所有这些解决方案元件，打造一个适用于星形系统和网状系统的完善的串行背板结构接口FPGA。

1. 星形背板拓扑应用

星形背板拓扑十分经济，尤其是在包含大量板卡的系统中，因此，大量高端基础设备采用星形拓扑。图1所示为实现了基于FPGA的星形交换接口的10GbE线卡示例。该FPGA例示了一个XAUI LogiCORE IP核，并利用4个串行收发器连接至16通道XAUI交换结构卡。此外，该FPGA还具备一个LogiCORESPI-4.2核，以连接至10Gbps网络处理单元。



图1：10GbE线卡中的星形结构I/FFPGA。

在串行接口和并行接口之间的是流量管理器IP解决方案，它负责对传入和传出的信息流执行服务质量(QoS)相关功能。存储器控制器负责控制主要用作数据包缓冲器的外部存储器。这种结构的优越性包括：提高了SerDes和逻辑电路功能的集成度、借助IP解决方案加快了产品上市时间、同时实现客户特定系统技术规范。还可提供不错的信号完整性和很低的SerDes功耗(总功耗仅为400mW左右)等。客户可以在XC5VLX50T器件上实现这一切。

网状结构

虽然大多数系统都采用星形拓扑，但一些小系统则需要采用网状拓扑。例如，图2所示的5插槽IP DSL接入多路复用器需要在4个24端口VDSL线卡和一个连接至城域以太网的10GbE回程卡之间实现完全连接。每片板卡都利用1个Virtex-5LXT器件和4个嵌入式串行收发器来实现4个独立的网状结构物理层通道。这4个链路层基于Aurora协议，以3Gbps左右的速率传输2.4Gbps有效载荷和编码之类的其它开销。



图2：10GbE线卡中的网状结构I/FFPGA。

中继卡(trunk card)和线卡分别采用了SPI-4.2和SPI-3LogiCOREIP核，为网络处理器提供了连接功能。网状结构参考设计和流量管理器解决方案为所有线卡提供了分布式交换和QoS功能。

线卡逻辑接口可以轻松地装入到XC5VLX30T器件上，而中继卡接口结构则可装入到XC5VLX50T器件上。与星形系统示例类似，利用Virtex-5LXT解决方案，可以提高集成度、缩短上市时间、优化系统特性、降低功耗和成本等。

本文结论

如今，串行背板技术已成为主流技术。随着带宽要求的与日俱增，将有越来越多的应用采用串行背板技术。同时，背板子系统对速率和协议的要求必然会越来越高，设计人员将面临层出不穷的新挑战。

然而，有了XilinxVirtex-5LXTFPGA和面向串行背板的现有IP解决方案，系统结构设计人员可以在升级早期系统和设计新的背板之间进行选择。具有嵌入式SerDes的Virtex-5LXTFPGA拥有旨在改善SI的关键特性，和实现高度可靠、面积与成本优化的设计所需的高度集成。