Interlaken传输协议简介

FPGA开发圈 2024-06-21 12:03

构建AI未来，Arm计算平台无处不在 您在使用示波器时面临的最大挑战是什么？

作者：Gary Pan，AMD工程师；来源：AMD开发者社区

曾经在十几年前，当时最流行的两个用于网络应用的高速传输协议，XAUI和SPI4.2。虽然由于XAUI采用了当时较新的4通道物理层串行传输，令10G传输能传得更远，并适配各种传输媒质；但是SPI4.2的优势则在于其具有更多的上层传输机制，包括不同的channel通道，Burst大小定义，还有反压流控等。并且两者都受限于固定速率配置。因此，Interlaken协议的提出，既采用了高速串行传输，可配置多种线速率及物理层通路，同时继承了SPI-4.2通道化的数据包机制。

协议层数据包的传输

Interlaken采用了64B67B编解码，所以是每8个byte数据一组编码。传数的时候，主要分两种，一种就是普通数据，另一种是控制字（IDLE或Burst）。普通数据每次按照Burst的大小范围来连续传，之间用Burst控制字间隔开，如下图。

用户需要预先定义好：

BurstMax：一组连续数据传输不得超过BurstMax，即连续数据传到BurstMax大小，则接下来必须传Burst控制字

BurstShort：一组连续数据传输不得小于BurstShort，如果数不够则可以通过在后面添加IDLE控制字，来补到BurstShort的大小

（有时还会有BurstMin，BurstMin>BurstShort，可用于客户自己分割数据Burst大小，进行传输；一组Burst数据应当也大于BurstMin。下面举个示例）

假设客户正好有一个长度为513bytes的包要传（BurstMax=256bytes，BurstShort=64bytes）。那么直接的算法就是，先传两组Burst最大数据，即256x2=512，这样还剩1个byte，第三组Burst须满足BurstShort，即为1个byte数据加上63byte的IDLE控制字组成一个Burst。然而，这样传输数据显然会影响到带宽。如果将自动按最大传，改为传三组分别为256+192+65的Burst数据，就不用添加IDLE，并且提高了效率。

（Xilinx的Interlaken IP不提供分割数据Burst的功能，用户需要自己在上层逻辑里完成；Interlaken协议里提供了一段相关参考代码）

控制字的格式

Interlaken是一项串行传输协议，其物理层数据采用的是64B/67B编解码方式。64B/67B源自以太网协议里的64B/66B编解码，以下图左侧的控制字格式为例进行讲解。

Bit66：相较以太网的64B/66B编解码，64B/67B多出一个最高bit位；为满足Running Disparity，为1时，翻转所有bits，为0时，不变

Bit(65:64)：01表示后面64bits是一组数据；10表示是控制字；00或11非法，表示同步没有完成

Bit63：为1表示是IDLE或者Burst控制字，为0表示是Framing层控制字

Bit62：为1是Burst；为0是IDLE，并且后面的SOP，Channel等位皆无效

Bit61：包头SOP，为1作为包开始，后面接一个数据包

Bit(60:57)：1xxx为包尾EOP；0000，非包尾；0001，包尾，同时此包有错

Bit56：1表示后面的In-Band流控位，是开始

Bit(55:40)：In-Band流控，16bits对应了目前16个calendar entries；1表示XON，可传输；0表示XOFF，满了，暂停传输

Bit(39:32)：Channel号，表示这组Burst数据是哪个channel的

Bit(31:24)：保留用途，在未来扩展应用中，可用于不同用途

Bit(23:0)：CRC

（通道Channel的次序可以映射为Calendar。比如流控状态，可以将Calendar设置为表示Channel0, Channel1, Channel2状态……也可以设置为Channel0, Channel1, Channel0, Channe2……总之，两端Interlaken设备须设置为相同的Calendar，即要有相同的channel传输表述顺序）