NRS1800产品的系统应用

前言

RapidIO是面向高性能嵌入式系统需求而设计的一种包交换互连协议，是世界上第一个、也是唯一的嵌入式系统互连标准，具有超低延迟、高带宽、高可靠、支持任意网络拓扑架构、QoS、支持多播等特性。NRS1800是符合RapidIO第二代规范的交换芯片，提供了 240Gbps 的无阻塞交换能力，最多可支持18个端口和48路通道。基于NRS1800的RapidIO互连交换方案适用于板内芯片到芯片互连、板间互连以及机柜间互连等应用，下面简单介绍一下1800在某些重点应用领域的典型应用。

NRS1800 RapidIO机柜典型应用

计算板上可以通过RapidIO交换芯片把多个异构处理器（CPU、DSP、ASIC、FPGA、PowerPC和GPU等）互连起来；

交换板上可以使用多片交换芯片，支持任意网络拓扑结构；

多个计算板卡通过背板连接到交换板；

可以支持多块交换板，实现冗余备份。

图 1  机柜应用系统框架图

NRS1800无线基站应用

RapidIO 基于硬件的板内或者板间互连协议，具有高带宽、低开销、高可靠性、互联简单的特点，符合基站模块化、微型化、通用的、高带宽、全IP架构的要求；

RapidIO定义的数据包的有效数据载荷以字节为单位，包含1到256字节，方便将定义的基本数据单元映射到RapidIO数据包中；

RapidIO接口开放，可随时更改RapidIO交换设备上DSP数量，在系统架构不变的情况下，改变基站容量大小，节省不同载波基站重复开发的成本，提高设备的可重复利用率；

RapidIO端到端的高带宽互连标准可以将CPU、DSP、FPGA、ASIC等器件互连起来，实现任意架构、协议交换互连；

RapidIO端口的线宽、速率满足无线通信领域高速率的数据传输要求。

图 2  无线基站系统框架图

NRS1800雷达应用

雷达是一种对象检测设备，可使用无线电波来确定对象的速度、海拔和方向。无线电波或微波由雷达天线发射。

然后，这些波继续沿路径传输，直至接触对象。其中的一小段波会被返回至发射器，从而得以确定对象的速度和其他特点。雷达是军用领域中非常重要的工具，可用来检测飞机、车辆和导弹。

声纳是在潜水艇和其他潜水船只中使用的一种很常见的技术。它使用声传播来检测水中的对象，而检测主要通过发出声脉冲和监听回声来得以完成。声纳还常在军用领域中用来确定其他船只的位置。

RapidIO在链路层协议上具备交换功能，适合数据传输交织度高、运算负荷动态分配、系统高可靠性的要求；

RapidIO具有完备的包交换、应答、中断、容错机制，在灵活的数据传输架构具有明显优势； 

RapidIO网络中最多有256个交换节点，每个交换设备最多有256个路由表，可支持任意的网络拓扑结构；

RapidIO端口线宽支持4X模式，高速串行互连链路传输的速率需与雷达系统工作带宽和处理的回波通道数匹配。

图3  雷达系统框架图

NRS1800飞控领域应用

飞控计算机是飞行控制领域中的核心，必须具备很高的可靠性；

为提高系统可靠性和任务可靠性使用基于RapidIO互连的交换芯片；

RapidIO是一种基于包交换架构的协议，节点通过交换芯片相连，可以实现同时通信互不干扰；

RapidIO采用的嵌入时钟数据的源同步技术，简化了时钟同步设计。

图4  飞控领域框架图

天津市滨海新区信息技术创新中心在2018年对外发布了我国首款自主研发RapidIO二代交换芯片-NRS1800以及SDI（软件定义互连）生态愿景。该芯片在数据计算、数据采集、数据存储、对外通信领域具有领先优势，弥补了我国在交换芯片领域的空白，助力国家网络强国发展战略建设。NRS1800荣获第十三届“中国芯”优秀技术创新产品奖，目前该芯片已经在全国上百家使用单位得到应用, 推动了整个RapidIO生态圈的建立。

作者：储志博

校对：汪   欣

排版：李晓洁

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