一种基于光交换的多FPGA原型验证系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光交换的多FPGA原型验证系统，包括光交换机、多个电路板板卡和多路高速串行收发器，每个电路板板卡内放置多个FPGA，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过电缆或电路板板卡内走线通过LVDS接口进行板内直连，不同电路板板卡之间的FPGA通过光交换机和多路高速串行收发器连接，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过光交换机和高速串行收发器进行板内非直连。具有更强的灵活性，无需手动插拔光纤，即可完成电路通信的重新配置；光交换延时相对于传统报文交换设备的延时更低，可处理仿真过程中需要单周期到达的信号，提高了仿真性能，并可以节约FPGA的引脚资源。并可以节约FPGA的引脚资源。并可以节约FPGA的引脚资源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光交换的多FPGA原型验证系统


[0001]本专利技术属于FPGA硬件系统
，特别是涉及一种基于光交换的多FPGA原型验证系统。

技术介绍

[0002]FPGA原型验证是IC设计验证全流程中的一个重要环节。对大规模芯片进行原型验证时，一片FPGA的资源不满足整个设计的需求，需要多片FPGA级联。随着芯片制造工艺的逐年提升，芯片功能和性能越来越高，规模也越来越大，对多FPGA原型验证系统的需求也越来越迫切。
[0003]主流的商用多FPGA原型验证系统，为了保证FPGA之间通信链路的时延尽可能低，基本采用直连的方式进行通信，如使用同轴电缆或光纤等。这样的链接方式虽然能保证各端口之间通信链路的大带宽和低时延，但是灵活性较差，如果需要调整FPGA的连接关系，需要重新插拔接口，容易导致接口信号不稳定的现象，从而影响用户体验。
[0004]光交换机（Optical switch）是可以进行光信号的数据交换的设备，不需要经过电光
‑
光电转换，直接进行光信号交换的数据交换的设备。因此，亟需一种基于光交换的多FPGA原型验证系统。

技术实现思路

[0005]针对以上技术问题，本专利技术提供一种基于光交换的多FPGA原型验证系统。
[0006]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于光交换的多FPGA原型验证系统，包括光交换机、多个电路板板卡和多路高速串行收发器，每个电路板板卡内放置多个FPGA，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过电缆或电路板板卡内走线通过LVDS接口进行板内直连，不同电路板板卡之间的FPGA通过光交换机和多路高速串行收发器连接，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过光交换机和高速串行收发器进行板内非直连。
[0007]优选地，不同电路板板卡之间的FPGA通过光交换机和多路高速串行收发器连接，包括：一个电路板板卡的FPGA分别通过不同路高速串行收发器连接至光交换机，再通过不同路高速串行收发器连接至另一个电路板板卡的FPGA。
[0008]优选地，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过光交换机和高速串行收发器进行板内非直连，包括：同一个电路板板卡的任一个FPGA通过对应高速串行收发器连接至光交换机，再通过其余不同路高速串行收发器连接至同一个电路板板卡的其余FPGA。
[0009]优选地，高速串行收发器包括GTH端口、GTX端口、GTY端口、GTP端口、GTZ端口和GTM端口中的至少一种。
[0010]优选地，不同电路板板卡之间的FPGA还可通过预留的基于LVDS的端口利用电缆直
连。
[0011]优选地，光交换机采用全光开关的线路交换机，光交换的实现方法包括单通道互连和多通道绑定互连。
[0012]优选地，外设接口可通过光交换机接入到硬件体系中，其中，外设接口包括I2C接口、UART接口、SPI接口、QSPI接口、JTAG接口、GPIO接口、HDMI接口、SRIO接口、Ethernet接口、PCIE接口和DDR接口中的至少一种。
[0013]优选地，在光交换机的管理界面进行参数设置，控制端口之间的连接关系，完成电路通信的重新配置。
[0014]上述一种基于光交换的多FPGA原型验证系统，相对于现有技术，具有如下优点，（1）采用光交换方式进行FPGA之间高速互连比通过光纤直接连接的方式具有更强的灵活性，无需手动插拔光纤，即可完成电路通信的重新配置；（2）光交换延时相对于传统报文交换设备的延时更低，可处理仿真过程中需要单周期到达的信号；（3）由于光交换方式的信号传输带宽相对基于TDM方式的LVDS端口，增大了几百上千倍，提高了仿真性能；（4）同时，由于带宽受限，基于TDM的LVDS端口在传输相同数量的信号时，需要更多的FPGA引脚，采用本专利技术可以节约FPGA的引脚资源。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一实施例中提供的一种基于光交换的多FPGA原型验证系统结构示例示意图；图2为本专利技术另一实施例中提供的一种基于光交换的多FPGA原型验证系统结构示例示意图；图3为本专利技术一实施例中提供的一种基于光交换的多FPGA原型验证系统的拓展示意图；图4为本专利技术另一实施例中提供的一种基于光交换的多FPGA原型验证系统的拓展示意图。
具体实施方式
[0016]为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
[0017]在一个实施例中，如图1和图2所示，一种基于光交换的多FPGA原型验证系统，包括光交换机、多个电路板板卡和多路高速串行收发器，每个电路板板卡内放置多个FPGA，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过电缆或电路板板卡内走线通过LVDS接口进行板内直连，不同电路板板卡之间的FPGA通过光交换机和多路高速串行收发器连接，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过光交换机和高速串行收发器进行板内非直连。
[0018]具体地，全系统由多片FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）组成，先对FPGA根据资源情况进行分组，如图1所示，可以4片FPGA为一组，组内的FPGA采用电缆或电路板板卡内走线直连。全系统FPGA之间可通过高速串行收发器接入光交换机进
行全系统互连。其中FPGA之间互连的通道数可根据需要调整。FPGA与光交换机之间的通道数也可根据需要调整。
[0019]在一个实施例中，不同电路板板卡之间的FPGA通过光交换机和多路高速串行收发器连接，包括：一个电路板板卡的FPGA分别通过不同路高速串行收发器连接至光交换机，再通过不同路高速串行收发器连接至另一个电路板板卡的FPGA。
[0020]在一个实施例中，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过光交换机和高速串行收发器进行板内非直连，包括：同一个电路板板卡的任一个FPGA通过对应高速串行收发器连接至光交换机，再通过其余不同路高速串行收发器连接至同一个电路板板卡的其余FPGA。
[0021]在一个实施例中，高速串行收发器包括GTH端口、GTX端口、GTY端口、GTP端口、GTZ端口和GTM端口中的至少一种。
[0022]具体地，GTH、GTX、GTY、GTP、GTZ、GTM端口：GT，Gigabyte Transceiver，G比特收发器，通常称为Serdes、高速收发器、GT等。GTH、GTX、GTY、GTP、GTZ、GTM为Xilinx各系列FPGA中，根据不同的工艺和需求所开发的不同高速串行收发器，按支持的最高线速排序为GTP<GTX<GTH<GTZ<GTY<GTM。
[0023]在一个实施例中，不同电路板板卡之间的FPGA还可通过预留的基于LVDS的端口利用电缆直连。
[0024]具体地，LVDS（Low
‑
Voltage Differential Signaling，低电压差分信号）是一种低功耗、低误码率、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光交换的多FPGA原型验证系统，其特征在于，包括光交换机、多个电路板板卡和多路高速串行收发器，每个电路板板卡内放置多个FPGA，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过电缆或所述电路板板卡内走线通过LVDS接口进行板内直连，不同电路板板卡之间的FPGA通过所述光交换机和所述多路高速串行收发器连接，同一个电路板板卡内的多个FPGA通过所述光交换机和所述高速串行收发器进行板内非直连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述不同电路板板卡之间的FPGA通过所述光交换机和所述多路高速串行收发器连接，包括：一个电路板板卡的FPGA分别通过不同路高速串行收发器连接至所述光交换机，再通过不同路高速串行收发器连接至另一个电路板板卡的FPGA。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述同一个电路板板卡内的多个FPGA通过所述光交换机和所述高速串行收发器进行板内非直连，包括：同一个电路板板卡的任一个FPGA通过对应高速串行收发器连接至所述光交换机，再通过其余不...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立，
申请(专利权)人：湖南泛联新安信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：