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xilinx srio ip学习笔记之再识srio

• 前言
• SRIO的理解
• IP核的理解

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前言

这段时间，随着对SRIO的学习，又有了更深的一点认识，不像一开始这么慌张了

SRIO的协议有一千来页，一个初学者是不可能一开始就去读协议的，那得学到猴年马月呀，为了避免从入门到放弃，得快速的学习才行，不仅要看明白官方的例程，同时还要自己动手改改才行，这样才能建立信心。

这里要特别感谢这几个博主，对我学习SRIO起到了非常大的作用。
1、https://www.cnblogs.com/liujinggang/p/ 这位大佬对SRIO估计已经玩转的非常深刻了，他的系列文章实在是太详细了
2、https://blog.csdn.net/m0_52840978/article/details/121618190?spm=1001.2014.3001.5502 这位大哥的系列文章也还不错

SRIO的理解

RapidIO采用三层分级体系结构：
1、逻辑层
2、传输层
3、物理层

Rapid IO分为并行Rapid IO标准和串行Rapid IO标准，现在一般来说我们都是用串行Rapid IO，使用FPGA的Serdes，因此是SRIO

RapidIO操作是基于请求和响应事务的。

系统中的发起器件(Initiator)通过产生一个请求事务(Request)开始一次操作。该请求包传送至交换结构器件(Fabric),通常是一个交换机,交换结构器件发出控制符号确认收到了该请求包,然后交换结构将该包转发至目标器件(Target),这就完成了此次操作的请求过程。目标器件(Target)完成要求的操作,产生响应事务(Response)。通过交换结构(Fabric)将承载该事务的响应包传送回发起器件(Initiator).传送时使用控制符号对每一跳(hop)进行确认。一旦响应包到达发起器件(Initiator)并得到确认，就可认为此次操作已经完成。

RapidIO 传递信息又是以包的形式

逻辑层、传输层、物理层会对信息进行层层封装，最终形成一个物理层包。
其请求包和响应包的物理层包格式如下：

如果是使用IP核的话，与用户的接口就是逻辑层，因此我们只要对逻辑层的内容进行填写。

包的类型有很多，是通过逻辑层中Ftype与Ttype(Ttype字段和上图中的Transaction字段是同一个字段，只不过叫法不同而已)两个字段。
以下是所有包的定义：


大部分情况下，我们都是用于I/O逻辑操作，在 RapidIO体系结构中定义了6种基本的I/O操作, 下表给出了这6种基本的I/O操作、用来执行相应操作的事务和对操作的描述,

这些操作，有些是没有响应的，有些是有响应的，这点在后面需要慢慢理解

RapidIO的协议已经在这个系列的前面几篇文章中做了很多介绍了，这里仅仅做一个总结。
第2类事务（FTYPE=2）为请求类事务，根据TTYPE字段的不同值，它包括NREAD事务（TTYPE=4’b0100），ATOMIC Increment事务（TTYPE=4’b1100），ATOMIC Decrement事务（TTYPE=4’b1101），ATOMIC Set事务（TTYPE=4’b1110），ATOMIC Clear事务（TTYPE=4’b1111）这几种。
第5类事务（FTYPE=5）为写类事务，根据TTYPE字段的不同值，它包括NWRITE事务（TTYPE=4’b0100），NWRITE_R事务（TTYPE=4’b0101），ATOMIC Swap事务（TTYPE=4’b1100），ATOMIC Compare-and-Swap事务（TTYPE=4’b1101），ATOMIC Test-and-Swap事务（TTYPE=4’b1110）这几种。
　　第6类事务（FTYPE=6）为SWRITE事务（流写事务），请求方可以利用流写事务往目标方的存储空间写入大块数据。与NWRITE相比，流写事务具备以下两个特点：1、流写事务传输数据的最小单位为双字（Double Word）；2、流写事务的包格式相对于NWRITE包格式具有更少的头部开销。
　　第10类事务（FTYPE=10）为DOORBELL事务（门铃事务），门铃事务不包含数据负载，它只能用来传输16-bit的信息，所以DOORBELL事务适合传输中断或者信号量。
　　第11类事务（FTYPE=11）为MESSAGE事务（消息事务），消息事务必须携带数据负载，完成一次数据消息操作最多需要16个单独的消息事务，其中每个消息事务携带的数据负载最大仍为256字节，所以消息操作的最大数据载荷为4096字节（16*256 Bytes）。
　　第13类事务（FTYPE=13）为响应类事务，根据TTYPE字段的不同值，它包括不带数据响应事务（TTYPE=4’b0000），消息响应事务（TTYPE=4’b0001）和携带数据响应事务（TTYPE=4’b1000）。
　　第9类事务（FTYPE=9）为Data Streaming事务，在标准的RapidIO协议中第9类事务为保留事务，所以第9类事务是一种自定义的事务。关于第9类事务的详细内容请查看pg007_srio_gen2.pdf的第106页。

RapidIO协议中只有NREAD、DOORBELL、MESSAGE以及NWRITE_R这几种事务有响应事务。

IP核的理解

RapidIO核的设计标准来源于RapidIO Interconnect Specification rev2.2，它支持1x，2x和4x三种模式，每通道的速度支持1.25Gbaud，2.5Gbaud，3.125Gbaud，5.0Gbaud和6.25Gbaud五种。

RapidIO核分为逻辑层（Logical Layer），缓冲（Buffer）和物理层（Physical Layer）三个部分。其中逻辑层（Logical Layer）支持发起方（Initiator）和目标方（Target）同时操作；支持门铃事务（DOORBELL）和消息事务（MESSAGE），为维护事务（MAINTENANCE）设计了专用的端口；采用AXI4-Lite接口和AXI4-Stream接口，支持简单的握手机制去控制数据流；支持可编程的Source ID，支持16-bit的device IDs（可选）。缓冲层（Buffer）支持8，16和32包的独立可配置的TX和RX Buffer深度；支持独立的时钟，支持可选的发送数据流控制。物理层（Physical Layer）支持可配置的空闲序列1和空闲序列2；支持关键请求流（Critical Request Flow）；支持多播事件。

IP核中罗列出来了这些操作，我想，只要把这些类型的操作都熟悉了，这个IP核也就能玩转了

Port I/O Style：I/O接口可以配置为Condensed I/O和Initiator/Target两种类型。其中Condensed I/O接收和发送均使用一个AXI4-Stream通道。Initiator/Target接收和发送采用不同的AXI4-Stream通道。
　　I/O Format：I/O端口能被配置使用HELLO格式包或SRIO Stream格式包，一般情况下，强烈推荐使用HELLO格式
　　　　Messaging：用来选择消息事务的端口，可选的参数有Combined with IO和Separate Messaging Port两种。Combined with IO选项表明消息事务和I/O写事务采用相同的IO端口，Separate Messaging Port选项表明消息事务采用一个独立的端口传输，选中这个选项以后IP核会出现消息事务的AXI4-Stream通道。
　　Maintainance：用来选择维护端口类型，维护端口类型只能为AXI4-Lite类型。

   本地设备（Local Device）生成的请求（Requests）通过ireq通道发送，远程设备（Remote Device）产生的响应包通过iresp通道接收来完成整个事务的交互过程。
   远程设备（Remote Device）生成的请求（Requests）通过treq通道接收，本地设备（Local Device）产生的响应包通过tresp通道发送来完成整个事务的交互过程。

在顶层模块中，变量名与通道的对应关系如下：
　　s_axis_ireq* 对应于ireq通道
　　m_axis_iresp* 对应于iresp通道
　　m_axis_treq* 对应于treq通道
　　s_axis_tresp* 对应于tresp通道

请求和响应的信号流示意图，因为对于我这个初学者而言，这几个端口总是有点搞混，因此需要下面这个示意图，每次搞不清楚信号流从哪个端口到哪个端口的时候，就可以找出来看看

例如 如果是一个只有请求没有响应的事物的话，信号流就是：
ireq --------> treq
如果是一个需要响应的请求事物的话，信号流就是：
ireq --------> treq ，然后构造 tresp --------> iresp

HELLO包格式（重点）
　　为了简化RapidIO包的构建过程，RapidIO核的事务传输接口（ireq，treq，iresp，tresp）可以配置为HELLO（Header Encoded Logical Layer Optimized）格式。这种格式把包的包头（Header）域进行标准化，而且把包头和数据在接口上分开传输，这将简化控制逻辑并且允许数据与发送边界对齐，有助于数据的管理。
　　HELLO格式的包如下图所示

整片文章的重点只有一个，就是设计指南那一节所提到的HELLO格式与HELLO格式的时序，强烈建议对照pg007_srio_gen2.pdf文档多读几遍。 事实上，在编写Verilog代码时，就是先根据事务类型组装对应的HELLO格式的包头（Header），然后按照HELLO格式的时序，在第一个有效时钟周期类把包头（Header）发出去，后面几个有效的时钟周期发送你的数据。在这个过程中，RapidIO核会自动把HELLO格式的包转化为标准的RapidIO串行物理层的包，并添加控制符号，空闲序列等必要信息发出去，接收过程则正好相反，RapidIO核接收到标准的RapidIO串行物理层的包，控制符号，空闲序列等信息后以后，会把接收的信息转化为HELLO格式的包给用户做后续处理。所以对用户来说只需要理解HELLO格式包的组成与HELLO格式的时序就可以利用RapidIO核实现数据的高速传输，而不需要关注RapidIO协议的过多细节。