Aurora 64b/66bIP核学习

本文作为在学习使用aurora IP核的道路上，找到的一些对该IP讲解比较详细的资料，记录下来，便于日后翻阅，温故知新。

Aurora IP的特点

        Aurora 协议在 2002 年由 Xilinx 公司首次提出，是由Xilinx提供的一个开源、免费的链路层串行传输通信协议，可扩展且轻量，可以实现点到点的串行数据传输。Aurora协议具有实现高性能数据传输系统的高效率和简单易用的特点。具体如下：

        可扩展，轻量级：部署快捷，可在一个或多个高速串行通道上点对点传输；

        链路层协议：独立于网络层，可直接传输工业标准协议封装的数据，例如TCP/IP、UDP等；

        短距通信：针对芯片间和板间通信应用，通过标准光接口可用于设备间通信；

        开源：免费使用和共享，可基于该协议标准开发独立应用。

        Aurora 协议针对 FPGA 间的高速数据传输，能够为物理层提供透明接口。与 RapidIO、PCIE 等协议只支持固定的传输速率不同，Aurora 协议的传输速率可以进行灵活配置，支持速度为 0.75~13.1 Gbps，并可随着 FPGA 及其内嵌高速串行收发器的发展而进一步提高，可通过通道绑定的方法实现更高的数据传输速度。

        Aurora 协议支持全双工和单工通道，使用的逻辑资源非常少，具有高带宽、无线帧尺寸和灵活组帧的特点。通过调用 Xilinx 公司的 Aurora IP  核，用户只需处理简单的用户接口即可，不用再去处理繁杂的 Rocket IO 控制结构，可以方便地实现器件间的单通道或多通道数据通信。

        Aurora 总线协议包括物理层和数据链路层两层，最初采用了 8B/10B 编码方式，后续为了提高总线带宽利用率，Xilinx 公司于 2008年又采用了 64B/66B 编码。为了区分两种编码方式，采用 8B/10B 编码方式的 Aurora协议称为 Aurora 8B/10B；采用 64B/66B 编码方式的 Aurora 协议称为 Aurora 64B/66B 。

PCS：Physical Coding Sublayer，物理编码子层

PMA：Physical Medium Attachment sublayer，物理介质连接子层

Partner：一个Aurora 8B/10B传输通道（Channel）可包含若干个串行差分数据线（Serial Lanes），通信的双方被称为通道Partners。

PDU：Protocol Data Unit，协议数据单元

        Aurora协议最大的优势即为开源和共享。Aurota协议为用户提供了一个透明的物理层接口，支持任何上层私有或符合工业标准的协议，如TCP/IP、以太网等，使得采用Aurora协议的高速串行总线接口能够在最短时间内与现有用户设计集成，而不大幅改动用户应用的设计。此外，Aurora协议也具有实现简单、占用物理资源少、通信效率高、速率可灵活配置等优点。

        Aurora协议仍然具有不完善之处，如不具备地址机制，不支持通道切换功能，未规定数据有效载荷内校正等。相对PCIE、SRIO等总线，Aurora总线的应用领域目前仍然局限于FPGA相关的通信，应用范围仍然不够广泛。

Aurora IP协议与应用

Aurora协议分为8B/10B版本（SP002）和64B/66B版本（SP011），主要介绍了五个方面的内容：

物理层：针对信号电平、时钟编码、编码和符号代码等进行介绍。

l链路层：描述了在传输过程中如何标记用户协议数据单元(user PDUs)的整个过程，以及在传输期间如何在数据中插入数据暂停，以及如何管理发射机和接收机之间的时钟速率差异。

初始化和错误处理：定义了为跨单通道和多通道通信而准备通道Partners*所需的步骤。它还描述了通道Partners在通道中出现比特错误时应该如何处理。

数据分割：描述了数据如何被映射到一条由多个串行数据线组成的数据通道上。

流量控制：Aurora协议定义了链路层的流量控制机制，并提供了转发更高层用户流量控制消息的加速机制。

        Aurora是一种简单，可扩展的开放式协议，支持下述或更多场景的应用：

        芯片间通信：使用Aurora协议的通信总线为高速串行总线，相对传统IC间的并行总线，可大大减少硬件设计中的布线复杂度和布线层数；

        板间通信：Aurora协议支持8B/10B编码或更高效率的64B/66B编码，使的Aurora可以与许多现有标准兼容。另外，aurora的数据传输率和通道个数是可自定义的，用户使用更加方便；

        单工模式：Aurora协议支持单工模式，在不需要全双工通信的场景可节省更多布线资源。

        ASIC设计：Aurora协议不仅仅应用于FPGA设计，还支持ASIC设计。Aurora的简单和开源特性使得它在FPGA和ASIC中都可以占用更小的资源和成本。

        另外，在Xilinx FPGA中，已有基于Xilinx7系列FPGA的硬核RocketIO IP(GTX/GTP)开发的Aurora协议IP核，用于Xilinx FPGA间的高速数据通信。在ASIC领域中，目前国内已有应用于ASIC的基于Aurora协议的高速串行总线设计，目前可成功与Xilinx K7325T通信。

学习参考文献与博客链接

1.Xilinx 官网PG074
2.https://blog.csdn.net/lum250/article/details/120491471
3.https://blog.csdn.net/gzy0506/article/details/137840647
4.https://blog.csdn.net/weixin_50810761/article/details/139259178