SPI-4.2总线应用和调试经验谈
除了数据包中最后一段不满16字节的数据(EOP)之外,SPI-4.2总线的数据实行突发传输,以16字节为单位(称为一个数据块),每次传输多个数据块。因为数据宽度是16位,所以一次突发传输至少需要4个时钟周期。数据的高地址位字节先发送(MSB),低地址位字节后发送,数据块传输过程中不会被中断。每次突发传输的间隔期间传送控制包或者训练序列。图2中,TDAT表示数据块,TCTRL表示控制块。控制包长度为16位,包含了前次传输和下次传输的状态信息:包开始标志、包结束标志、逻辑端口地址和DIP-4交织校验码等。数据链路遵循有限状态机进行工作,状态包括5种:控制包传输、数据包传输、空闲包传输、训练序列传输以及训练序列控制。
因为状态链路的宽度是2位,所以每次突发传输至少传输16位数据(4个时钟周期)。反映FIFO队列的状态信息有3种:饱(Satisfied)、饿(Hungry)、极饿(Starving),分别对应二进制数字10、01和00。11表示链路处于失步状态,正在同步过程中。当状态是“饱”时,说明队列几乎满了,只接收当前正在传送的数据包,其他数据包只有等状态更新后才能接收。当状态是“饿”时,可以接收最大MaxBurst2个数据块。当状态是“极饿”时,说明队列几乎空了,可以接收最大MaxBurst1个数据块。MaxBurst1和MaxBurst2是SPI-4.2总线初始化时设定的参数,MaxBurst1不得小于MaxBurst2。
2SPI-4.2总线的初始化和同步
SPI-4.2总线初始化时必须设定一些基本参数,如表1所列。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/156544.htm
SPI-4.2总线协议定义了一个叫“日历”的数据结构CALENDAR[i](i=1,…,CALENDAR_LEN)。CALENDAR_LEN(日历长度)参数规定了逻辑端口(或称为虚拟通道)的数目,该数值不能小于实际的逻辑端口数目。例如,如果SPI-4.2总线用于10 Gb/s以太网口,那么日历长度是1(即CALENDAR_LEN=1);如果SPI-4.2总线用于10个1 Gb/s以太网口,那么日历长度是10(CALENDAR_LEN=10),CALENDAR[i]=1,2,…,10,代表了10个以太网端口。CALENDAR[i]中承载的数据被周而复始地依次传输,重复次数是CALENDAR_M次。图3为日历长度和重复次数都是4的数据传输示意图。SPI-4.2总线被初始化时,必须确保接口两端的CALENDAR_LEN和CALENDAR_M分别相等。从这个角度看,SPI-4.2是一种时分复用的总线:总带宽是固定的,“日历”数据结构决定了带宽和逻辑端口的分配。
当SPI-4.2正常工作时,数据和状态链路会不定期地发送训练序列。在数据链路,训练序列至少应该在DATA_MAX_T个时钟周期内发送一次。在状态链路,训练序列至少应该在FIFO_MAX_T个时钟周期内发送一次。设置DATA_MAX_T或FIFO_MAX_T为0将取消各自链路的训练序列,一般情况下不推荐这种设置。
图4以XLR732为参照描述了SPI-4.2总线的收发同步过程。启动之后,在发送方向,发送模块(TX)通过数据链路发送连续的训练序列,对端的接收模块成功收到训练序列后,会设置本端的接收同步标志;然后通过状态链路发送训练序列给对端,一旦发送模块成功接收到训练序列后,就设置本端的发送同步标志。
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