Aurora通信設計概述


1 Aurora簡介

Aurora是一種可裁剪的、輕量級的、鏈路層點對點的針對FPGA間的高速數據傳輸的串行傳輸通信協議。目前支持的傳輸速度為0.5~13.1Gbps,還支持通道綁定實現更高的數據傳輸速度。

Aurora總線協議分為物理層和鏈路層兩層最初采用的是8B/10B編碼方式,后續為了提高帶寬利用率采用了64B/66B編碼方式。為了區分兩種編碼方式,分別命名為Aurora 8B/10B和Aurora 64B/66B。Aurora相比於PCIE及SRIO總線具有明顯的特征,它是為了解決FPGA之間的數據傳輸、支持任意速度、不支持交換結構。

1.1 Aurora通信模型

Aurora總線存在全雙工模式及單工模式兩種架構,其中一個典型的應用實例如下圖所示。一個Aurora的傳輸鏈路(Channel)可包含一個或多個通道(Lanes),以組合方式(x2、x4)支持更高的傳輸速度,通信的雙方成為Partners。

在發送端,用戶端應用程序可以通過AXI總線接口實現與Aurora協議的數據交互,傳輸用戶自定義的協議數據PDU(Protocol Data Unit);接收端通過解析PDU數據,提取原始數據,通過AXI總線接口提供給用戶應用程序。

Aurora總線的物理層采用差分信號進行數據傳輸,該層主要規定Aurora總線協議的物理和電氣特性,如直流均衡、差分擺幅等。

Aurora總線的鏈路層主要根據用戶自定義協議,形成符合Aurora包格式的數據,完成打包、組幀以及8B/10B編解碼功能。

1.2 Aurora數據幀結構

Aurora協議支持任意偶數字節的包長度,沒有包長的限制,如果數據長度為奇數個時對數據用0x9C進行填充至偶數個。填充后鏈路層進行打包、組幀操作,增加幀頭、幀尾。Aurora協議采用的幀頭SCP占2字節,即K28.2/K27.7(0x5CFB),2字節幀尾ECP為K29.7/K30.7(0xFDFE)。Aurora數據幀結構如下圖所示。

其他具體內容見官方的數據手冊。

2 參考文檔

【1】pg046-aurora-8b10b_v11.0

【2】嵌入式高速串行總線技術--基於FPGA實現與應用.張峰


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