引言

　　隨著以TD-SCDMA、WCDMA為代表的3G移動通信全面進入商用部署，LTE標準基本完成，華為、愛立信成功實現LTE標準的現場演示，以IEEE802.16(WiMAX) 為標準的下一代移動通信技術、標準與系統的研發也已經開始。

　　WiMAX(微波存取全球互通技術)和傳統的TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000幾個3G標準相比，WiMAX的最大傳輸半徑達到了50公里上下，接近前者的兩倍。而在傳輸速度上，WiMAX也讓其他3G標準望塵莫及。在10公里范圍內，WiMAX網絡的速率可以達到 75Mbit/s。另外，WiMAX等無線通信系統要支持大量的寬帶用戶和極高的空中接口速率，使用MIMO、OFDM等復雜的通信信號處理算法，具有動態可重配置、計算資源動態調度能功能，對基站的計算處理和互連提出了極高的要求。這種高性能的無線通信系統在實現上有很大困難和挑戰。典型的無線基站系統由CPU、DSP和FPGA構成。隨著CPU、DSP和FPGA等處理器的性能得到較大提升，提高連接這些高性能器件的總線性能成為提升系統性能的關鍵。本文提出的基于串行RapidIO的無線基站系統解決了這一問題，該系統能夠實現10Gbit/s的傳輸速度，適用WiMAX等新型的無線基站系統。

　　處理器選擇

　　系統的實時處理能力主要取決于單個處理器的計算能力、存儲結構配置和互連拓撲結構。現在應用到嵌入式系統的主流處理器是GPP/RISC、DSP 和FPGA。為了選擇最佳處理器，需要從計算能力、易編程性、功耗、有效帶寬和完整定義的接口等因素綜合考慮。因此筆者選用以MPC8548、TMS320C6455為主處理器和Xilinx FPGA V5LX110為從處理器的系統架構。

　　MPC8548處理器使用e500v2內核，最高速率1.5GHz，集成L1/L2兩級緩存，并集成了串行RapidIO和PCI Express高速互連接口，支持4x串行RapidIO。適用于傳輸千兆以上赫茲的通訊處理性能和高度集成和高速連接的高級功能。

　　TMS320C6455 是TI公司的一款具有高計算速度、低功耗的芯片。C6455的處理速度為9600MIPS。考慮到接口的實用性和帶寬，C6455集成了一個4通道串行RapidIO(SRIO)，此接口具有25Gbit/s的吞吐量。TMS320CC6455 的外圍總線還包括:兩個多路緩沖串口總線(McBSPs), 一個10/100/1000M以太網媒體訪問控制器(EMAC),一個無縫外部存儲器接口(64bit EMIFA),一個32 位DDR2 SDRAM接口等。豐富的外圍總線使得基于C6455的設計靈活，支持強大的存儲容量和高速的數據傳送，適用于3G、WiMAX等基站系統設計。

　　串行RapidIO特性

　　基于TMS320C645x的RapidIO接口叫做SRIO(串行RapidIO)。SRIO有以下特點：引腳少;功耗低;SRIO協議棧簡單，軟件開銷很小;數據寬度和速度可調具備DMA和消息傳遞功能;支持復雜可調整的拓撲結構;支持多點傳送;可靠性高，可提供服務質量保證。

　　SRIO以上特點在實時信號處理系統中具有很大的應用前景。SRIO支持1x和4x模式。1x模式支持一個通道，運行速率有1.125Gbaud、2.5Gbaud、3.125Gbaud。4x模式支持4通道SRIO鏈路可以提供 10Gbit/s 的流量，且保證數據完整性。因為SRIO包處理是通過硬件實現的，這就意味著可大幅削減 I/O 處理方面的額外開銷，降低延遲并增加系統帶寬。但與多數總線接口不同，SRIO接口的引腳數較少，帶寬在鏈路為3.125baud的基礎上可繼續擴展。

　　串行RapidIO 協議是一個點對點的包交換協議,由包和控制符號組成。SRIO有物理層、運輸層和邏輯層3層結構。邏輯層定義總體的協議和分組格式;運輸層為RapidIO 數據包提供了路由和尋址的功能;物理層負責描述器件的接口規范。結構的層次劃分保證了任意層增加新的事務類型無需改變其他層規范,有助于設計的靈活性和更好的前后兼容性。圖1說明了SRIO協議的分層機構。