Aurora通信设计概述

1 Aurora简介

Aurora是一种可裁剪的、轻量级的、链路层点对点的针对FPGA间的高速数据传输的串行传输通信协议。目前支持的传输速度为0.5~13.1Gbps，还支持通道绑定实现更高的数据传输速度。

Aurora总线协议分为物理层和链路层两层最初采用的是8B/10B编码方式，后续为了提高带宽利用率采用了64B/66B编码方式。为了区分两种编码方式，分别命名为Aurora 8B/10B和Aurora 64B/66B。Aurora相比于PCIE及SRIO总线具有明显的特征，它是为了解决FPGA之间的数据传输、支持任意速度、不支持交换结构。

1.1 Aurora通信模型

Aurora总线存在全双工模式及单工模式两种架构，其中一个典型的应用实例如下图所示。一个Aurora的传输链路（Channel）可包含一个或多个通道（Lanes），以组合方式（x2、x4）支持更高的传输速度，通信的双方成为Partners。

在发送端，用户端应用程序可以通过AXI总线接口实现与Aurora协议的数据交互，传输用户自定义的协议数据PDU（Protocol Data Unit）；接收端通过解析PDU数据，提取原始数据，通过AXI总线接口提供给用户应用程序。

Aurora总线的物理层采用差分信号进行数据传输，该层主要规定Aurora总线协议的物理和电气特性，如直流均衡、差分摆幅等。

Aurora总线的链路层主要根据用户自定义协议，形成符合Aurora包格式的数据，完成打包、组帧以及8B/10B编解码功能。

1.2 Aurora数据帧结构

Aurora协议支持任意偶数字节的包长度，没有包长的限制，如果数据长度为奇数个时对数据用0x9C进行填充至偶数个。填充后链路层进行打包、组帧操作，增加帧头、帧尾。Aurora协议采用的帧头SCP占2字节，即K28.2/K27.7(0x5CFB)，2字节帧尾ECP为K29.7/K30.7(0xFDFE)。Aurora数据帧结构如下图所示。

其他具体内容见官方的数据手册。

2 参考文档

【1】pg046-aurora-8b10b_v11.0

【2】嵌入式高速串行总线技术--基于FPGA实现与应用.张峰