本文作者：AMD 工程師Gary Pan

CPRI 是無(wú)線通信里的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，連接 REC 和 RE 的通信。AMD有提供 CPRI IP 核。區(qū)別于其它通信協(xié)議，如以太網(wǎng)等，CPRI 是一個(gè)同步系統(tǒng)。

這就意味著兩端的 Master 和 Slave 應(yīng)當(dāng)是同源時(shí)鐘的，兩邊不存在頻差，并且內(nèi)部延時(shí)也都是固定的，每次運(yùn)行可以通過(guò)計(jì)算獲得，供上層應(yīng)用使用。因此，可以讓 Master 有一個(gè)參考時(shí)鐘使用，而 Slave 則利用 GT 從串行數(shù)據(jù)中恢復(fù)出來(lái)的時(shí)鐘，經(jīng)過(guò)外部一個(gè) Cleanup 的 PLL，產(chǎn)生參考時(shí)鐘送回來(lái)，供 Slave 參考使用。這樣，兩端就能同源了。

注意，由于 AMD 的 GT 模塊限制，這里外部需要提供一個(gè)，在還沒(méi)有恢復(fù)鐘送到，就能自主產(chǎn)生相同頻率（但有 ppm 差異）時(shí)鐘的 PLL；等到 Slave 收到數(shù)據(jù)，同步并產(chǎn)生恢復(fù)時(shí)鐘后，外部的這個(gè) PLL 也能將頻率漸漸對(duì)齊到恢復(fù)時(shí)鐘（即對(duì)端 Master 真正頻率上面），最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)同步系統(tǒng)。

CPRI 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。CPRI 數(shù)據(jù)，主要指的是 IQ 數(shù)據(jù)通道，另外還有控制數(shù)據(jù)，包括 Vendor Specific，Slow C&M（即 HDLC 數(shù)），F(xiàn)ast C&M（即 Ethernet 數(shù)），這些數(shù)據(jù)共同分享 CPRI 物理層通道。

接下來(lái)，分析 CPRI 的數(shù)據(jù)幀格式，以幫助我們進(jìn)一步了解這些不同類型的數(shù)據(jù)，是如何共同復(fù)用 CPRI 通道的。

無(wú)線通信中，UTRA-FDD 的 Chip Rate 為 3.84MHz（fc）。因此在 CPRI 的協(xié)議中，一個(gè)基本幀（Basic Frame）的時(shí)間長(zhǎng)度就是 1/fc=260.416667ns。

那么，CPRI 的基本幀的結(jié)構(gòu)就如下圖所示，如果是614.4Mbps 的 CPRI 應(yīng)用，那 Y 就只會(huì)等于 0，數(shù)據(jù)為 Z.X.0 打頭，有 16 個(gè) bytes 數(shù)組成，第 1 個(gè) byte 一般做控制用，后 15 個(gè) bytes 就是 IQ 數(shù)據(jù)。

如果是 2457.5Mbps 的 CPRI 應(yīng)用，帶寬更大，Y 就可以為 0，1，2，3，按照下圖所展示的發(fā)送順序發(fā)數(shù)，一個(gè)基本幀里有 Z.X.0，Z.X.1，Z.X.2，Z.X.3，四個(gè)控制字，和 60 個(gè) bytes 的 IQ 數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，CPRI 每隔 10ms 是一個(gè)完整的無(wú)線幀，其中由150 個(gè)超幀（hyperframe）組成，每個(gè)超幀又由 256 個(gè)上面的基本幀組成。

之前已經(jīng)提到過(guò)，每個(gè)基本幀的第 1 個(gè) byte 一般做控制用；下圖就展示了一個(gè)超幀，里面含有 256 個(gè)基本幀，這樣一個(gè)超幀里就有 256 個(gè) bytes 可作控制用途，非 IQ 數(shù)據(jù)的 Control Words。

并且，由圖里的位置，可以看到每個(gè) control words 的用途，如 Z.0.0 是用作同步的幀頭數(shù)據(jù)；Z.1.0 作為 Slow C&M，也就是 HDLC 數(shù)據(jù)用；而 Z.2.0，Z.66.0，Z.130.0，Z.194.0 這一排四個(gè)控制字，會(huì)在協(xié)議通信，對(duì)照信息的時(shí)候，都有各自不同的用途定義。

于是，我們結(jié)合 AMDIP，看下 CPRI 是如何收發(fā)數(shù)的。由于 CPRI 是一個(gè)完全同步的系統(tǒng)，用戶在使用 CPRI IP 的時(shí)候，需要主動(dòng)每隔 10ms，給 IP 一個(gè) nodebfn_tx_strobe 輸入。IP 會(huì)根據(jù)用戶此輸入，對(duì)應(yīng)每隔一個(gè)基本幀的時(shí)間，給出一個(gè) iq_tx_enable 輸出。

基本幀的開(kāi)頭幾個(gè) bytes 為 control words，來(lái)自于各個(gè)對(duì)應(yīng)控制數(shù)據(jù)接口；用戶不用在 IQ 數(shù)據(jù)接口（iq_tx，iq_rx）管這幾個(gè)數(shù)，后面則是正常的 IQ 數(shù)據(jù)收發(fā)。

了解了 CPRI 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)如何使用之后，再來(lái)看下 CPRI 的初始化流程。CPRI IP 支持自協(xié)商，根據(jù)用戶選擇的 IP 的可支持速率，從高到低依次下降，與對(duì)方互通，直到通信成功為止。

初始化狀態(tài)機(jī)的運(yùn)行可以觀察 IP 的 stat_code[3:0] 輸出信號(hào)。該狀態(tài)機(jī)參考 CPRI 協(xié)議設(shè)計(jì)，如下。因此其具體細(xì)節(jié)，建議直接參照 CPRI 協(xié)議。例如，如果初始化狀態(tài)機(jī)卡在狀態(tài) B 不前進(jìn)，那意味著此時(shí) IP 無(wú)法實(shí)現(xiàn)與對(duì)端任何通信，可能是 GT 初始化有問(wèn)題，或者 link 沒(méi)有成功，可以先做下近端環(huán)回實(shí)驗(yàn)。注意，如果這是一個(gè) Slave 的 CPRI IP，需要先使能 Slave Transmit Enable，再做環(huán)回?；蛘呖ㄔ跔顟B(tài) C 的話，按照 CPRI 協(xié)議，是 Protocol Setup 兩邊沒(méi)有對(duì)應(yīng)上，需要檢查 IP 的相關(guān)設(shè)置，或者看下兩邊收發(fā)的 Z.2.0 這個(gè)數(shù)是否是相一致。

最終，這個(gè) stat_code 狀態(tài)走到 F 或者 G，IP 達(dá)到了 link 狀態(tài)，可以開(kāi)始進(jìn)行正常的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)收發(fā)工作了。

審核編輯：湯梓紅