Studie řešení implementace funkcí adaptační vrstvy ATM (AAL5) do programovatelného hradlového pole

1 Zadání

Proveďte studii řešení implementace funkcí adaptační vrstvy ATM AAL5 do programovatelného hradlového pole firmy Xilinx SpartanII. V rámci studie se seznamte s činností sběrnic UTOPIA 2 a PCI, proveďte rozbor činnosti celku, srovnejte různé typy externích pamětí z hlediska vhodnosti pro danou aplikaci a proveďte její výběr. Na semestrální práci je možno navázat diplomovou prací, ve které by byla provedena reálná implementace do hardwaru.

2 Lidé

3 Řešení

Cíle a jejich plnění

Diskuze úkolů, rozdělení týmu, upřesnění zadání, výroba stránek projektu Studium ATM, především z pohledu vrstev Studium sběrnic UTOPIA a čipů Studium PCI Studium pamětí, srovnání možností Diskuze sloučení celku
Burša, Masopust, Nič, Oetter - hotovo Oetter, Masopust - hotovo Oetter - hotovo Nič - hotovo Burša, Masopust - hotovo Burša, Masopust, Nič, Oetter - hotovo

Průběžné výsledky

Diskuze úkolů, rozdělení týmu, upřesnění zadání, výroba stránek projektu

Po první diskuzi s přednášejícím jsem se soustředili na seznámení s použitými technologiemi. Studovali jsme principy ATM, PCI, sběrnice UTOPIA a čipů SAR podle materiálů dostupných volně na internetu. Shromáždili jsme tak množství dokumentace, která je uvedena v dalších částech.

Na schůzce s pracovníky firmy STROM jsme zadání prodiskutovali a dále upřesnili, probrali jsem především následující oblasti:

Výsledkem schůzky je finální podoba zadání, upřesněná ještě při další konzultaci po emailu:

Implementace funkcí ATM adaptační vrstvy AAL5 pomocí VHDL.
Navrhněte vnitřní blokové uspořádání obvodu funkce adaptační vrstvy ATM (AAL5) referenčního modelu ATM v programovatelném hradlovém poli. Implementovaná adaptační vrstva má zpracovávat datový provoz z paralelních rozhraní PCI a UTOPIA 2 v obou směrech datového přenosu. Součástí návrhu je možnost konfigurace vlastností obvodu SAR, výběr systému vnitřních/vnějších vyrovnávacích pamětí.
Specifikace:
  • Plně duplexní provoz 155 Mbit/s mezi rozhraními PCI a UTOPIA L2.
  • Podpora AAL5, AAL0 a prostý přenos ATM buněk (no AAL).
UTOPIA Level 2 rozhraní
  • Plně funkční mód vnitřní smyčky - loopback.
  • Volitelně 8/16 bitová datová sběrnice.
  • Volitelně Master/Slave na rozhraní.
  • Takt na rozhraní alespoň 25 MHz.
  • 6 bitová adresová sběrnice s podporou alespoň 32 PHY portů.
PCI
  • PCI Master/Slave interface.
  • 33 MHz, 32-bit, 3,3V

Dobrou představu o řetězci nám dá následující obrázek:

Orientační náčrt řešení

Studium ATM, především z pohledu vrstev

Prvotní materiály k ATM - základní přehled

ATM in Nutshell podrobné PDF, především o vrstvách.

Nazbierané informacie o ATM sme sústredili do ATM document root

Prehľad voľne dostupne noriem ku technológii ATM

Úvod ku technológii ATM
Definovanie základných pojmov v ATM
RFC týkajúce sa ATM

Popis jednotlivých vrstiev

ATM v praxi - výsledná správa o nasadení ATM v CESNET

Ost atné informačné zdroje ohľadne ATM - náš ATM Document root

Studium sběrnic UTOPIA a čipů SAR

Popis zbernice UTOPIA, resp jej dvoch úrovní, podla dokumentov z ATM Fóra

Prvá verzia normy pre zbernicu Utopia
Druhá verzia normy pre zbernicu Utopia
Tretia verzia normy pre zbernicu Utopia
Aktuálna verzia verzie normy pre zbernicu Utopia

SAR Chip(s) - Segmentation and Reassembly Chip(s)

Podrobný prehľad SAR Chipov dostupných na trhu, vrátane blokvých schém
Podrobný prehľad SAR Chipov dostupných na trhu, vrátane blokvých schém formát PS

Studium PCI

Prvotní materiály k PCI - základní přehled

Přehled architektury PCI.

Podorobnější seriály o PCI, hledisko implementace do FPGA

Oficiální specifikace PCI ve verzi 2.2.
Vývoj pro PCI z pohledu FPGA.
Velmi obsáhlý seriál o PCI sběrnici. PCI Local Bus Technical Summary
PCI Special Interest Group (PCI-SIG).
PCI Bus Technical Information.

Studium pamětí a diskuze sloučení celku

Nejprve jsme zpracovali analýzu maximálních i námi použitých rychlostí jednotlivých částí řetězce. Ta bude pro nás určující pro návrh bližších komunikačních funkcí mezi jednotlivými bloky a určuje, jaké z volitelných parametrů zadání nakonec vybereme.

PCI (sběrnice) UTOPIA2 (sběrnice) ATM (provoz 16xADSL) ADSL (provoz)
maximální rychlost rozhraní směrem zleva doprava 133 MB 8/166 128 Mb 8 Mb
maximální rychlost rozhraní směrem zprava doleva 133 MB 33/66 16 Mb 1 Mb
rychlost použitá zleva doprava v MB/s 118,2 33/66 16 1
rychlost použitá zprava doleva MB/s 14,7 33/66 2 1/8
rychlost použitá zleva doprava Mb/s 945,6 264/528 128 8
rychlost použitá zprava doleva Mb/s 118,2 264/528 16 1

Datové toky

K jednotlivým částem řetězce máme i další, podrobnější informace.

Z uvedeného jsem sestavili náčrtek řešení celého systému a náčrtek vnitřku SAR čipu.

Orientační náčrt řešení - klikněte pro původní velikost

Vnitřek SAR čipu