动态可重构高速串行总线的中断请求方法及装置制造方法及图纸

一种动态可重构高速串行总线的中断请求方法，其特征在于：当一个节点需要向主节点申请中断时，首先根据中断事件，构造一个中断请求向量，然后在中断信号线空闲时，串行发送中断请求向量，发送过程中如果中断信号线上状态值与发送值不同，终止发送，在中断信号线再次空闲时，重新发送。还提供了一种动态可重构高速串行总线的中断请求装置。本发明专利技术的中断请求方法及装置以信号线与方式进行中断优先级仲裁，解决总线上多个节点通过在共享中断信号线向主节点进行中断申请的冲突问题，提供了一种高效的中断信息传送方法，可以提高动态可重构高速串行总线中断请求效率与中断处理的实时性。

Interrupt request method and device for dynamically reconfigurable high-speed serial bus

A dynamic reconfigurable high-speed serial bus interrupt request method is characterized in that when a node needs to apply for interrupt to the master node, an interrupt request vector is constructed according to the interrupt event first, and then the interrupt request vector is sent serially when the interrupt signal line is idle, if the interrupt signal line is interrupted during the transmission process. The upper state value is different from the sending value, terminating the transmission and sending it again when the interrupt signal line is idle again. A dynamic reconfigurable high-speed serial bus interrupt request device is also provided. The interrupt request method and device of the invention arbitrate the interrupt priority by signal lines and modes, solve the conflict problem of interrupt application of multiple nodes on the bus by sharing the interrupt signal lines to the master node, provide an efficient interrupt information transmission method, and can improve the dynamic reconfigurable high-speed serial bus interrupt. The efficiency of request and the real-time performance of interrupt handling.

【技术实现步骤摘要】
动态可重构高速串行总线的中断请求方法及装置
本专利技术涉及一种嵌入式系统总线的中断请求方法及装置，尤其涉及一种动态可重构高速串行总线的中断请求方法及装置。
技术介绍
信息物理系统(Cyber-PhysicalSystems，以下简称为CPS)是通过计算、通信与控制技术的有机结合，将信息处理与物理感知执行深度融合，实现计算资源与物理资源协调工作的新一代智能系统。CPS通过一系列计算单元和物理对象在网络环境下的高度集成与交互，来提高系统在信息处理、实时通信、远程精准控制以及组件自动协调等方面的能力，是时空多维异构的混杂自治系统，具有实时、安全、可靠、高性能等特点。CPS通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中多种要素相互映射、实时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。CPS强调计算和物理的紧密结合，同时也强调网络化，核心仍然是信息处理。数据感知则是CPS实现实时分析、科学决策的基础，是CPS数据闭环流动的起点。通过指令控制执行单元作用于物理世界，使其按照期望状态进行演化，则是CPS的一个重要目的。为了适应传感器泛在接入、多源感知融合的需求，CPS对于异构信息应当具有很好的适应能力，同时允许系统中部件动态的退出和接入。目前CPS、物联网感知数据的一个主要途径是依靠无线传感器网络进行数据采集。然而，在大量的工业生产现场、嵌入式控制等领域，由于受到噪声、信号衰减、报文冲突等因素的制约，无线传感器网络在实时性、精准性、可靠性等方面难以满足应用要求。传统的基于总线网络连接的嵌入式分布式处理系统，由于在总线速率、容错能力、节点同步、异构扩展等方面缺乏足够的支持，也难以满足CPS、物联网在异构接入、动态连接、可靠性、实时性等方面的发展需求。同时，各种无线网络及高速总线，大多缺乏设备间的中断支持，难以给CPS、物联网应用中各设备之间事件快速实时响应提供良好支持。动态可重构高速串行总线(UM-BUS)是针对系统小型化与嵌入式一体化设计提出的一种能够将冗余容错与高速通信有机统一，具备远程扩展能力的高速串行总线。如图1所示，它采用基于MLVDS(MultipointLowVoltageDifferentialSignaling，多点低压差分信号)技术的总线型拓扑结构，支持多节点直接互连，最多可使用32条通道并发传输通信，通信速率可达6.4Gbps。在通信过程中，如果某些通道出现故障，总线控制器可实时地监测出来，将数据动态分配到剩余有效通道上进行传输，实现动态重构，对通信故障进行动态容错。UM-BUS总线采用主从命令应答的通信模式，通过数据包的形式进行信息交互。连接在总线上的通信节点按功能不同可分为主节点、从节点和监控节点，总线通信过程总是由主节点发起，从节点响应来完成的。UM-BUS总线具有时间同步功能，可保证总线各个节点之间时间系统的精确同步。UM-BUS总线支持单主(SignalMaster)通信与多主(MultiMaster)通信两种通信模式。在多主模式下，总线上可以存在多个主节点，多个主节点间需要通过可变时隙轮转的仲裁方式来竞争总线使用权。UM-BUS总线通信过程只能由主节点发起，主节点可以对其它节点内部功能单元按地址读写访问，可支持IO空间、存储空间和属性空间三种地址空间，其中属性空间大小1KB，IO空间大小64KB，存储空间256TB。可为CPS、物联网的传感器与执行单元的即插即用、数据方法属性封装、高速可靠连接、异构实时接入等提供技术支撑。UM-BUS总线支持中断处理，总线上的任何节点都可以通过共享中断信号线向任何一个或多个总线主节点进行中断请求。针对UM-BUS总线的特点及CPS、物联网的应用需求，本专利技术提出一种基于编码仲裁的用于UM-BUS总线中断请求方法，用来满足CPS、物联网应用场景下，UM-BUS总线节点事件通知与快速实时响应的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种适于UM-BUS总线结构的低开销、高效率中断请求与仲裁方法，满足UM-BUS总线在CPS、物联网应用环境下设备节点之间事件中断请求处理的实时性与可靠性要求。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种动态可重构高速串行总线的中断请求方法，其特征在于：动态可重构高速串行总线上的节点采用如下方法与步骤，通过中断信号线，向一个或多个总线主节点发送中断请求：(1)当一个节点需要向主节点申请中断时，首先根据中断事件，构造一个中断请求向量，然后转步骤(2)；所述中断请求向量包括起始位、优先级选择、源节点号、目标节点号、中断事件和校验位，所述起始位表示一个中断请求向量的开始；所述优先级选择可以是1位，也可以是多位，确定了中断请求发送时的优先级；所述源节点号为发出中断请求的节点的编号；所述目标节点号为接受中断请求进行中断处理的主节点的编号，可以使用特殊编号将总线上所有主节点设为中断请求的目标节点；所述中断事件是以编码方式表示的源节点发起中断请求的原因；所述校验位是按照一定的规则，根据所述优先级选择、源节点号、目标节点号、中断事件生成，用于目标节点校验收到的中断向量是否正确；(2)检测中断信号线是否被其它节点占用，如果中断信号线未被其它节点占用，转步骤(3)进行中断向量发送，否则等待中断信号线被其它节点释放后，转步骤(3)进行中断向量发送；(3)从中断信号线上，按约定的位速率，以串行方式发送中断请求向量，在发送过程中，持续监测中断信号线上的状态，如果中断信号线上的状态值与本节点发送值不相同，说明有更高优先级的中断请求也在由其它节点同时发送，本节点停止中断请求向量的发送，转步骤(2)，等待其它节点释放中断信号线后重新开始发送；如果中断信号线上的状态值与本节点发送值相同，本节点持续发送中断请求向量，中断请求向量全部发送完成，转步骤(4)；(4)中断请求向量发送完成后，延迟约定的时间，如果中断请求事件消失，则结束中断请求过程；否则，转步骤(1)重新开始中断请求过程。一种动态可重构高速串行总线的中断请求装置，其特征在于：所述动态可重构高速串行总线的中断请求装置包括向量构造器、串行发送器、驱动器和向量检测器；所述向量构造器用来在总线节点有中断请求时，根据中断请求的原因、优先级要求、目标节点等构造中断请求向量，送串行发送器发送；所述串行发送器用来根据向量检测器送来的中断信号线空闲指示，将中断请求向量转为串行数据流，送驱动器输出；所述驱动器为开集电极或等效形式输出型双向驱动电路，用来将串行发送器送来的串行数据流输出到中断信号线上，并将中断信号线的电平值转换为逻辑值后，送向量检测器；所述向量检测器用来进行中断信号线空闲检测、中断事件完成检测和信号回读检测。本专利技术实现的动态可重构高速串行总线的中断请求方法可以采用信号线与方式进行中断优先级仲裁，解决总线上多个节点通过在共享中断信号线向主节点进行中断申请的冲突问题，同时提供了一种高效的中断信息传送方法，可以提高动态可重构高速串行总线中断请求效率与中断处理的实时性。附图说明图1是UM-BUS总线的拓扑结构图；图2是UM-BUS总线协议层次模型图；图3是UM-BUS总线数据传输过程与数据通路示意图；图4是UM-BUS总线中断信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态可重构高速串行总线的中断请求方法，其特征在于：动态可重构高速串行总线上的节点采用如下方法与步骤，通过中断信号线，向一个或多个总线主节点发送中断请求：(1)当一个节点需要向主节点申请中断时，首先根据中断事件，构造一个中断请求向量，然后转步骤(2)；所述中断请求向量包括起始位、优先级选择、源节点号、目标节点号、中断事件和校验位，所述起始位表示一个中断请求向量的开始；所述优先级选择可以是1位，也可以是多位，确定了中断请求发送时的优先级；所述源节点号为发出中断请求的节点的编号；所述目标节点号为接受中断请求进行中断处理的主节点的编号，可以使用特殊编号将总线上所有主节点设为中断请求的目标节点；所述中断事件是以编码方式表示的源节点发起中断请求的原因；所述校验位是按照一定的规则，根据所述优先级选择、源节点号、目标节点号、中断事件生成，用于目标节点校验收到的中断向量是否正确；(2)检测中断信号线是否被其它节点占用，如果中断信号线未被其它节点占用，转步骤(3)进行中断向量发送，否则等待中断信号线被其它节点释放后，转步骤(3)进行中断向量发送；(3)从中断信号线上，按约定的位速率，以串行方式发送中断请求向量，在发送过程中，持续监测中断信号线上的状态，如果中断信号线上的状态值与本节点发送值不相同，说明有更高优先级的中断请求也在由其它节点同时发送，本节点停止中断请求向量的发送，转步骤(2)，等待其它节点释放中断信号线后重新开始发送；如果中断信号线上的状态值与本节点发送值相同，本节点持续发送中断请求向量，中断请求向量全部发送完成，转步骤(4)；(4)中断请求向量发送完成后，延迟约定的时间，如果中断请求事件消失，则结束中断请求过程；否则，转步骤(1)重新开始中断请求过程。...

【技术特征摘要】
1.一种动态可重构高速串行总线的中断请求方法，其特征在于：动态可重构高速串行总线上的节点采用如下方法与步骤，通过中断信号线，向一个或多个总线主节点发送中断请求：(1)当一个节点需要向主节点申请中断时，首先根据中断事件，构造一个中断请求向量，然后转步骤(2)；所述中断请求向量包括起始位、优先级选择、源节点号、目标节点号、中断事件和校验位，所述起始位表示一个中断请求向量的开始；所述优先级选择可以是1位，也可以是多位，确定了中断请求发送时的优先级；所述源节点号为发出中断请求的节点的编号；所述目标节点号为接受中断请求进行中断处理的主节点的编号，可以使用特殊编号将总线上所有主节点设为中断请求的目标节点；所述中断事件是以编码方式表示的源节点发起中断请求的原因；所述校验位是按照一定的规则，根据所述优先级选择、源节点号、目标节点号、中断事件生成，用于目标节点校验收到的中断向量是否正确；(2)检测中断信号线是否被其它节点占用，如果中断信号线未被其它节点占用，转步骤(3)进行中断向量发送，否则等待中断信号线被其它节点释放后，转步骤(3)进行中断向量发送；(3)从中断信号线上，按约定的位速率，以串行方式发送中断请求向量，在发送过程中，持续监测中断信号线上的状态，如果中断信号线上的状态值与本节点发送值不相同，说明有更高优先级的中断请求也在由其它节点同时发送，本节点停止中断请求向量的发送，转步骤(2)，等待其它节点释放中断信号线后重新开始发送；如果中断信号线上的状态值与本节点发送值...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟功，王莹，王晶，刘屹霄，周继芹，朱晓燕，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：北京,11