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SPI5/SFI5总线概况 [复制链接]

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注册:2010-8-13
发表于 2010-9-15 22:48:54 |显示全部楼层
SPI5System Packet Interface Level 5的意思,SFI5SerDes Framer Interface Level 5的意思。SPI5/SFI5接口的带宽都是40Gbps,之所以要把他们放在一起先容,是因为它们经常在一起配套使用,而且物理结构类似。典型应用方式如下图所示。
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SPI/SFI总线的发展经历了很多阶段,分别如下:

1).SPI2,带宽为622Mbps,主要用于OC-12
2).SPI3,带宽为2.5Gbps,主要用于OC-48
3).SPI4.1/4.2SFI4.1/4.2,带宽为10Gbps,主要用于OC-192
4).SPI5/SFI5,带宽为40Gbps,主要用于OC-768

SPI5总线特点:
1).支撑点到点连接。
2).最多支撑256个端口。
3).在信号接收端进行时钟恢复,源同步时钟只提供频率参考功能。
4).每条通道最小数据速率为2.488Gbps,最大速率速率为3.125Gbps3.125Gbps*16=50Gbps,有效带宽为50Gbps*0.8=40Gbps。(数据传输前进行了8B/10B编码)。

SPI5总线结构如下图所示。
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1).TDCLK:数据发送通道随路时钟。TDATTCTL信号用此时钟来进行数据采样。TDCLK时钟频率一般是TDATTCTL波特率的四分之一。TDCLK时钟的最小频率为622MHz,链路层器件必须提供该时钟信号,但是PHY层器件可以选用此时钟信号。如果PHY器件未使用该时钟,Link层器件必须将该时钟信号关闭。

2).TDAT[15:0]:数据发送通道。用来传送数据和控制信息。共16个传输通道,每个通道为1对差分信号线,采用1.2V CML逻辑电平,每个通道的最小数据速率为2.488Gbps,最大数据速率为3.125Gbps

3).TCTL:传输控制信号。同TDAT一样,也是CML逻辑,最小数据速率为2.488GbpsTCTL=”0”时,TDAT[15:0]上传输的是数据;TCTL=”1”时,TDAT[15:0]上传输的是控制字节;

4).TSTAT:传送状态反馈通道。用来向Link层设备反馈PHY层设备的数据接收FIFO状态和相公错误信息。通道最小数据速率2.488Gbps


5).RDCLK:数据接收通道随路时钟。RDATRCTL信号用此时钟来进行数据采样。RDCLK时钟频率一般是RDATRCTL波特率的四分之一。RDCLK时钟的最小频率为622MHzPHY层器件必须提供该时钟信号,但是Link层器件可以选用此时钟信号。如果Link器件未使用该时钟,Phy层器件必须将该时钟信号关闭。

6).RDAT[15:0]:数据接收通道。用来传送数据和控制信息。共16个传输通道,每个通道为1对差分信号线,采用1.2V CML逻辑电平,每个通道的最小数据速率为2.488Gbps,最大数据速率为3.125Gbps

7).RCTL:传输控制信号。同RDAT一样,也是CML逻辑,最小数据速率为2.488GbpsRCTL=”0”时,RDAT[15:0]上传输的是数据;RCTL=”1”时,RDAT[15:0]上传输的是控制字节;

8).RSTAT:传送状态反馈通道。用来向Phy层设备反馈Link层设备的数据接收FIFO状态和相公错误信息。通道最小数据速率2.488Gbps

SPI5总线上传输的数据包格式如下图所示。
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如上图所示,总线上传输的数据都是打成包的, 每个包中包含32Byte有效载荷,另外还有若干控制信息。

SFI5使用的是并行信号,管教比较多,仅适用于MSA300 pinMSA200 pin等为数不多的型号的光模块,2006年,OIF推出了SFI5.2总线,使用类似于XAUI行使的串行通道。从而减少引进数量。

SFI5SPI5采用完全相同的电气规范。

SFI5特点:
1).支撑SONET OC-768SDH STM-256,最大带宽50Gbps,最大有效带宽40Gbps。(包含25% FEC头部载荷)

2). 16bit总线宽度,单线最大速率为3.125Gbps
3). 拥有独立的Deskew通道。

SFI5总线结构如下图所示。

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1).RXDATA[15:0]:数据接收通道。16位宽度,采用CML差分电平,每个通道的最小数据速率为2.488Gbps,最大数据速率为3.125GbpsRXDATA[15:0]采用循环传送方式,RXDATA[15]上接收到是第一个字节,RXDATA[0]上收到的是最后一个字节。

2).RXDSC:接收通道Deskew测试信号。采用CML差分电平,每个通道的最小数据速率为2.488Gbps,最大数据速率为3.125Gbps

3).RXDCK:接收通道随路时钟。为RXDATARXDSC信号提供参考时钟。最小时钟频率为数据通道波特率的四分之一。驱动器必须提供该信号,接收测器件可以不使用。

4).RXREFCK:接收参考时钟,为接收端口提供参考时序。频率为数据通道波特率的四分之一。对于SerDesFEC器件,此信号是必须的,但是对于FRAMER器件,可以没有此时钟。在有些器件中,RXREFCKTXREFCK是共用的。

5).RXS:接收状态指示信号。RXS=”0”表示空闲;RXS=”1”表示告警;RXSLVCMOS异步信号。告警时表示光器件没有RXDCKRXDATA输出。

6).TXDATA[15:0]:数据发送通道。16位宽度,采用CML差分电平,每个通道的最小数据速率为2.488Gbps,最大数据速率为3.125GbpsTXDATA[15:0]采用循环传送方式,TXDATA[15]上发送的是第一个字节,TXDATA[0]上发送的是最后一个字节。

7).TXDSC:发送通道Deskew测试信号。采用CML差分电平,每个通道的最小数据速率为2.488Gbps,最大数据速率为3.125Gbps

8).TXDCK:发送通道随路时钟。为TXDATATXDSC信号提供参考时钟。最小时钟频率为数据通道波特率的四分之一。驱动器侧必须提供该信号,接收测器件可以不使用。

9).TXCKSRC:发送通道时钟源信号。为TXDATA,TXDSCTXDCK提供时序参考。频率与TXDCK相同。TXCKSRCTXREFCK生成。如果接收侧没有提供TXCKSRC信号,驱动侧的该信号必须接外部时钟源。

10).TXREFCK:发送通道参考时钟。为FRAMERFECSERDES器件提哦能够提供参考时钟。时钟频率与TXDCK相同。发送链路中必须有一个器件的TXREFCK管脚接外部同步时钟。

SPI5/SFI5总线的Deskew测量方式比较。

什么是Deskew?

Deskew的中文意思是自动偏移校正的意思,SPI5/SFI5都是并行总线,由于走线长度和线路阻抗的差异,每条数据线上的传输延迟是不一样的,为了让并行总线上的信号同时到达对端,就要在接收端进行延时补偿,即将最先到达的数据进行一定的延时,以等候最后到达的数据,这就是Deskew。要进行准备的延时补偿,就必须要知道并行总线中,最大延迟和最小延迟之间的差值,这就是Deskew参数。下面先容下SPI5/SFI5总线是如何测量出这些参数的。

SPI5总线没有专门用于测量Deskew的信号通道,而是通过两两比较的方式来测量整个通道的Deskew,假设最快的通道与最慢的通道相差nUI,那么完成全部测量需要(n+1)17次测量,总用了大量的总线周期,对总线的数据传输效率产生一定的影响。SPI5总线的Deskew测量工作一般是在总线空闲是进行,总线忙碌时暂停测量。

SFI5总线有专门用于Deskew测量的信号通道。该Deskew信号与16条数据通道依次比较,得到总的Deskew信息。具体方式是依次将每条通道上的数据复制一份到TX/RXDSC通道上进行比较。SFI5总线的Deskew测量不暂用总线周期,可以与数据传输同步进行。




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