【产品】井芯微国内首款基于RapidIO GEN2协议开发、国产自主研发的NRS1800交换芯片解决方案

RapidlO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，是为满足高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互连技术标准。具有低时延、高带宽、高可靠、支持任意网络拓扑结构、QoS、支持多播等特性。

NRS1800 是符合RapidlO第二代规范的交换芯片，提供了240Gbps的无阻塞交换能力，最多支持18个端口和48路通道。基于NRS1800的RapidlO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。

1、芯片简介

NRS1800芯片是电子元器件科研重大项目，由天津市滨海新区信息技术创新中心（DTI）及其团队领衔与井芯微电子（天津）有限公司共同研发。芯片是国内首款基于RapidIO GEN2协议开发、国产自主研发，与IDT公司的CPS1848芯片尺寸一致、管脚兼容且功能相同，可用于原位替换（Pin to Pin）IDT CPS1848。

芯片实物图

芯片协议：基于RapidIO 2.1协议（串行），向下兼容1.3协议

芯片尺寸：29x29mm、管脚784个

封装方式：陶封（GJB-B级）/ 塑封（工业级）

软件环境：RapidIO快速配置工具、网络部署和管理工具

硬件环境：OPT功能验证板、性能评估板（DEMO开发板）

技术支持：本地化技术支持服务

2、芯片特性

NRS1800 由四个象限（标号从 0 到 3）组成。每一个象限有 12 条通道（lanes），可以映射到多达 4 或 5 个端口，端口宽度为 1x，2x，4x 的组合。所有端口通过一个开放的交换结构互连。 

每个端口和交换结构为维护包提供独立的路由路径，保证了维护包可以从任一 RapidIO 端口访问寄存器。另外 I2C 接口和 JTAG 接口也同样可以用于访问 NRS1800 的寄存器。

RapidlO 接口

• 支持48 个全双工通道，最多可支持12个4x、18个2x、18个1x 端口组合

• 每个端口都可选择1.25、2.5、3.125、5 及6.25Gbaud 速率

• 支持接收端流控和发送端流控机制

• SerDes 发端信号幅度和预加重参数可调

• SerDes 接收端CTLE 和DFE 参数可调

• 端口包跟踪和过滤功能

交换模块

• 峰值240Gbps 的吞吐量，支持18个端口无阻塞交换

• 存储转发模式和直通（Cut-Through）模式

• 支持4个RapidIO独立优先级

• 支持单播、多播和广播路由

• 支持全局路由和每个端口本地路由模式

• 每个端口有独立的路由表，支持最多40个多播寄存器组

监控和错误管理

• 支持RapidIO 2.1规范Part8：错误管理扩展规范

• 每个端口支持包重传检测、传送统计和错误计数

• 自己定义的错误处理，包括错误事件历史记录和中断生成

• 软件协助错误恢复和每个端口复位，支持无缝热插拔功能

其它支持

• 支持I2C接口主从模式访问

• 支持JTAG 边界扫描

• 支持单输入参考时钟

• 支持全局硬件复位、软件复位

• 诊断，性能监控，存储器BIST和SerDes BIST检测

3、典型应用

NRS1800可以与其它S-RIO交换和终端协同工作，基于点对点的连接可以支持任意的网络拓扑架构，提高了计算密度、系统性能和电源效率等。NRS1800 的典型应用是嵌入式异构系统应用，比如无线基站、视频图像、 雷达和信号处理、医学影像、工业控制等。下面列举几种典型应用。

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

交换领域典型应用

• OpenVPX(VITA65) 、SpaceVPX(VITA78)和ATCA交换结构，支持快速开发模块化、标准化系统

• 支持任意的网络拓扑结构，简化了热插拔实现

• 包含Time-to-Live的RapidIO错误管理扩展，支持容错系统

• 端口包过滤特性可以阻止错误数据包或恶意攻击（拒绝服务，系统内存读写）

4、产品解决方案

• NRS1800 评估板

用于评估 NRS1800 芯片的 SerDes 性能、交换性能和各种功能，为用户提供了性能稳定、调试便捷、接口灵活和配置手段多样性的使用平台。

• NRS1800对外引出3个AMC B+、1个SMA 阵列、2个QSFP+光模块、4个SFP+光模块、1个Infiniband等丰富的高速接口

• 2个处理器 SRIO接口，可以灵活对接NRS1800高速端口

• 1个HDMI高清视频应用接口

• 灵活的配置方式：I2C、JTAG、处理器和MCU的IIC接口、处理器SRIO接口

• 可重构的COM-E处理器插槽，支持ZYNQ、PowerPC、DSP等多种处理器

• 评估板支持独立供电、实时功耗检测及显示

NRS1800 OPT 性能测试板

用于 NRS1800 交换芯片的功能及性能评估，单板交换能力为 240Gbps，也可以用于搭建用户组网测试平台，支持 Tb 级的 RapidIO 交换网络。

• 对外引出12个QSFP+光模块接口方便用户组网应用，1个SMA阵列

• PowerPC架构MPC8548引出1个QSFP+光模块接口，灵活对接NRS1800高速端口

• 灵活的配置方式：IIC/JTAG调试适配器、处理器IIC接口、处理器SRIO

• 板卡支持独立供电，支持外部直流电源分析仪供电，方便功耗检测

5、管理软件解决方案

RapidIO 快速配置软件

用来指导用户快速学习使用 NRS1800 交换芯片的各种功能，大大加快客户的应用和开发时间。该软件可以用于 NRS1800 评估板、OPT 测试板，或者客户定制板卡。

• 寄存器编辑

• 路由表配置

• 包产生控制

• 直接运行脚本文件

• 屏幕记录功能

• 寄存器行为监控

• 链路参数扫描

• 端口流量统计

RapidIO 网络部署和管理软件

帮助客户远程部署和管理 RapidIO 交换网络，实现路由配置、网络监控的智能化和可视化，极大地提高了工作效率、增加新功能和降低成本。

• 软硬件融合的一体化S-RIO网络管理方案

• 图形化显示网络拓扑

• 灵活可选的网络配置模式

• 异常检测与错误同步上报

• 自动显示设备信息以及详情检索

• 交换设备的远程配置与维护

• 设备的动态热插拔

• 流量监控

• 自由缩放、拖拽与快速定位

6、技术服务

合作方式

我们提供本地化、全方位的技术支持服务，包含：

• IP核授权：硬核授权、网表级授权（加密、非加密）以及源码授权

• 芯片销售：市场推广、技术支持服务

• 应用解决方案：原理图设计、产品研制服务、调测服务、产品批量生产服务

产品订购信息

两款型号：

NMS1800-A0 FC-CBGA784 0 M

陶封 有铅 宽温-55℃ +125℃

NRS1800-A0 FC-PBGA784 1 E   

塑封 无铅 工业档-40℃ +85℃

产品包选择

• NRS1800芯片（陶封、塑封） 

• NRS1800 OPT测试验证板（QSFP） 

• NRS1800 评估板（接口主板，核心板）

• 快速配置工具+适配器（IIC+JTAG） 

• 网络集中配置管理软件（SDK） 

• VPX交换板：多片NRS1800互联

• NRS1800计算板：FPGA、DSP、PowerPC、FT-C6000等