动态可重构高速串行总线的中断请求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。动态可重构高速串行总线节点需要向主节点申请中断时，可以使用所述中断请求装置构造中断请求向量，并控制中断请求向量的发送，实现动态可重构总线上中断请求的快速传输、识别及优先权仲裁问题，提高总线中断传输与处理的效率与实时性。

Interrupt Request Device for Dynamic Reconfigurable High Speed Serial Bus

A dynamic reconfigurable high-speed serial bus interrupt request device is characterized in that the dynamic reconfigurable high-speed serial bus interrupt request device includes a vector constructor, a serial transmitter, a driver and a vector detector. When a dynamic reconfigurable high-speed serial bus node needs to apply for interruption from the primary node, it can use the interrupt request device to construct the interrupt request vector and control the transmission of the interrupt request vector. The problem of fast transmission, identification and priority arbitration of the interrupt request on the dynamic reconfigurable bus can be realized, and the efficiency and real-time performance of the bus interrupt transmission and processing can be improved.

【技术实现步骤摘要】
动态可重构高速串行总线的中断请求装置
本技术涉及一种嵌入式系统总线的中断请求装置，尤其涉及一种动态可重构高速串行总线的中断请求装置。
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，本技术提出一种基于编码仲裁的总线中断请求装置，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、高效率中断请求装置，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，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。本技术实现的动态可重构高速串行总线的中断请求装置，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，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总线中断信号线连接示意图；图5是总线节点内部中断请求逻辑电路结构图；图6是基于本技术的中断向量组成示意图；图7是基于本技术的中断请求发送流程图。具体实施方式如图1所示，UM-BUS总线采用基于M-LVDS(TIA/EIA-899)的多通道智能动态冗余的总线型拓扑结构，最多支持30个通信节点直接互连，不需要路由或中继设备；使用2～32个通道并发传输数据，最大通信速率可达6.4Gbps；通道如果出现故障，可通过通道动态冗余及故障重构技术自动屏蔽故障通道，在剩余健康通道上继续通信；采用主从应答的通信方式，可为系统提供远程存储访问及非智能扩展能力。UM-BUS总线上的节点按功能不同可划分为主节点，从节点及监视节点，一次通信过程只能由主节点发起，并且由从节点或其它主节点响应，监视节点用于监视总线上的通信过程。节点间通过数据包的形式交互信息。UM-BUS总线主控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，IO空间与属性空间只能按字进行访问，且不可缓冲，存储空间则只能按页进行读写访问，且需要在本地进行缓冲。UM-BUS总线的通信协议层次模型如图2所示，从上到下依次为处理层、数据链路层、物理层，其中处理层负责对整个总线的管理、协议封装和对上层应用接口的转换。数据链路层又分为传输子层和MAC子层两部分，传输子层根据现存的有效线路对数据进行分组和动态重构；MAC子层负责通信线路检测，向传输子层提供通道健康状况信息，完成对通道传输信息进行二次打包和解包，实现总线节点的时间同步。物理层是协议的最底层，它为数据通信提供传输媒体及互连设备，实现了网络的物理连接、完成了串并转换、8b/10b编解码、时钟同步等功能，为总线提供可靠的通信基础。总线节点在通信过程中采用数据包的形式在不同协议层之间进行数据传输本文档来自技高网...

【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。

【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...

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