FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线制造技术

本发明专利技术公开了一种FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，具体包括RapidIO通信模块、网络操作模块、主题管理模块和应用组件，同一FPGA系统中的应用组件对应连接主题管理模块，主题管理模块通过网络操作模块对应连接RapidIO通信模块，不同FPGA系统中的不同RapidIO通信模块通过RapidIO通信链路互连，所述应用组件通过所述主题管理模块和所述网络操作模块与所述RapidIO通信模块进行双向数据传输。该软件总线为FPGA系统的集成屏蔽了复杂的RapidIO通信接口；采用发布/订阅式的数据传输机制，使得FPGA应用组件之间以松耦合的方式进行通信，显著提高了FPGA应用的灵活性和可扩展性。

Publish / subscribe software bus based on RapidIO in FPGA environment

The invention discloses a FPGA environment RapidIO publish / subscribe software based on RapidIO bus, including communication module, network module, subject management module and the application module, the corresponding components of the same application in the FPGA system connection theme management module, subject management module RapidIO communication module connected through network operation modules corresponding to different. The FPGA system in different RapidIO communication module through RapidIO communication link interconnection, the application component for bi-directional data transmission through the subject management module and the network operation module and the RapidIO communication module. The software bus for integrated shielding FPGA system RapidIO communication interface complex; using the data transmission mechanism of publish / subscribe type, so the FPGA application components in a loosely coupled way of communication, improve FPGA application flexibility and scalability.

【技术实现步骤摘要】
FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线
本专利技术涉及电子工程应用，尤其是FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线。
技术介绍
FPGA凭借其硬件并行处理能力的高计算性能、IO资源丰富，可重复配置，研发周期短、成本低以及可以长期维护的优点，使其在航空航天、通信、军事等关键领域得到了广泛应用。RapidIO作为一种高性能、低引脚数的基于数据包交换的互连体系结构，是唯一得到官方授权的嵌入式互连标准。采用基于RapidIO的互联架构是FPGA之间以及FPGA与其它嵌入式设备之间互联技术发展的必然趋势。当前，Altera和Xilinx两大FPGA厂商都已经发布了其可配置的RapidIOIP软核。在FPGA中使用首先需要购买RapidIOIP核，然后使用厂商所提供的例化工具(如Xilinx的CoreGenerator)定制符合要求的IP核，最后应用到自己的逻辑设计中去。其典型的应用场景是利用FPGA系统采集数据后，经过简单的处理，通过RapidIO高速总线把数据传送给后续平台进一步处理。在FPGA系统的开发过程中发现，由于FPGA架构下应用系统设计方法和手段较为底层，各应用系统所采用的接口与应用逻辑直接对应，造成其接口数量众多且与硬件紧密耦合，在与其他嵌入式系统(如FPGA、PowerPC等)集成时往往面临着适配异构的接口和数据格式的问题，给系统集成带来了巨大的工作量和技术难度。此外，FPGA系统开发需要深入了解传输协议(如RapidIO)才能使用对应的IP核，导致应用系统的开发者浪费大量精力去学习专有的传输协议，极大地增加了FPGA应用系统的开发周期。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种为FPGA系统的集成屏蔽了复杂RapidIO通信接口的灵活性高、可扩展性好的FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线。本专利技术采用的技术方案如下：FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，具体包括RapidIO通信模块、网络操作模块、主题管理模块和应用组件，同一FPGA系统中的应用组件对应连接主题管理模块，主题管理模块通过网络操作模块对应连接RapidIO通信模块，不同FPGA系统中的不同RapidIO通信模块通过RapidIO通信链路互连，所述应用组件通过所述主题管理模块和所述网络操作模块与所述RapidIO通信模块进行双向数据传输。进一步地，本地应用组件发送数据的过程包括步骤：(1-1)本地应用组件将待发送数据传递给主题管理模块；(1-2)主题管理模块对接收到的数据进行封装，并将封装后的报文发送给网络操作模块；(1-3)网络操作模块向底层RapidIO通信模块发起数据传输请求；(1-4)RapidIO通信模块响应数据传输请求，并将从网络操作模块接收到的报文发送至指定接收应用组件所在FPGA系统的RapidIO通信模块。进一步地，接收远程应用组件发来的数据的过程包括步骤：(2-1)RapidIO通信模块将从其他FPGA系统接收到的报文传递给网络操作模块；(2-2)网络操作模块从接收到的报文中剥离出有效负载报文，并将有效负载报文转发给主题管理模块；(2-3)主题管理模块对接收到的有效负载报文进行解析，并将有效负载报文投递给指定接收应用组件。进一步地，所述主题管理模块也用于整个FPGA系统中应用组件的注册信息和主题发布/订阅信息的管理。进一步地，所述注册信息包括组件注册和取消组件注册，所述主题发布/订阅信息包括主题订阅、取消主题订阅、主题发布和取消主题发布。进一步地，主题管理模块响应应用组件的组件注册请求后，该应用组件能通过主题管理模块进行数据传输；主题管理模块响应应用组件的取消组件注册请求后，该应用组件不能通过主题管理模块进行数据传输。进一步地，主题管理模块响应应用组件的主题订阅请求后，该应用组件能够接收主题管理模块发送的该主题数据；主题管理模块响应应用组件的取消主题订阅请求后，该应用组件不能接收主题管理模块发送的该主题数据。进一步地，主题管理模块响应应用组件的主题发布请求后，该应用组件能够通过主题管理模块发送该主题数据；主题管理模块响应应用组件的取消主题发布请求后，该应用组件不能通过主题管理模块发送该主题数据。进一步地，本地应用组件发送数据前，主题管理模块首先验证该应用组件是否具有通过主题管理模块发送数据的资格，当本地应用组件所发数据为主题数据时，主题管理模块还需验证该应用组件是否具有通过主题管理模块发送该主题数据的资格。进一步地，在接收远程应用组件发来的数据前，主题管理模块首先验证指定接收应用组件是否具有通过主题管理模块接收数据的资格，当远程应用组件所发数据为主题数据时，主题管理模块还需验证指定接收应用组件是否具有通过主题管理模块接收该主题数据的资格。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是(1)本专利技术为FPGA系统的集成屏蔽了复杂的RapidIO通信接口，使得开发者无需浪费大量精力去学习RapidIO通信协议，极大地提升了FPGA系统的集成效率。(2)本专利技术采用发布/订阅式的数据传输机制，使得FPGA应用组件之间以松耦合的方式进行通信，显著提高了FPGA应用的灵活性和可扩展性。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本专利技术实施例提供的FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线结构图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。图1为本专利技术实施例提供的FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线结构图，如图1所示，FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，具体包括RapidIO通信模块、网络操作模块、主题管理模块和应用组件，同一FPGA系统中的应用组件对应连接主题管理模块，主题管理模块通过网络操作模块对应连接RapidIO通信模块，不同FPGA系统中的不同RapidIO通信模块通过RapidIO通信链路互连，所述应用组件通过所述主题管理模块和所述网络操作模块与所述RapidIO通信模块进行双向数据传输。本地应用组件发送数据的过程包括步骤：(1-1)本地应用组件将待发送数据传递给主题管理模块；(1-2)主题管理模块对接收到的数据进行封装，并将封装后的报文发送给网络操作模块；主题管理模块对数据进行封装的方式包括根据自定义报文格式对数据进行封装。报文是网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性发送的数据。(1-3)网络操作模块向底层RapidIO通信模块发送数据传输请求；网络操作模块根据底层RapidIO通信模块提供的RapidIO接口为主题管理模块发来的每个数据报文发起数据传输请求。网络操作模块作为中间层，为主题管理模块屏蔽了RapidIO的接口细节，使得主题管理模块可以聚焦于发布/订阅逻辑的处理，而无需关注底层传输协议的实现。(1-4)RapidIO通信模块响应数据传输请求，并将从网络操作模块接收到的报文发送至指定接收应用组件所在F本文档来自技高网...

【技术保护点】
FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，其特征在于包括RapidIO通信模块、网络操作模块、主题管理模块和应用组件，同一FPGA系统中的应用组件对应连接主题管理模块，主题管理模块通过网络操作模块对应连接RapidIO通信模块，不同FPGA系统中的不同RapidIO通信模块通过RapidIO通信链路互连，所述应用组件通过所述主题管理模块和所述网络操作模块与所述RapidIO通信模块进行双向数据传输。

【技术特征摘要】
1.FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，其特征在于包括RapidIO通信模块、网络操作模块、主题管理模块和应用组件，同一FPGA系统中的应用组件对应连接主题管理模块，主题管理模块通过网络操作模块对应连接RapidIO通信模块，不同FPGA系统中的不同RapidIO通信模块通过RapidIO通信链路互连，所述应用组件通过所述主题管理模块和所述网络操作模块与所述RapidIO通信模块进行双向数据传输。2.根据权利要求1所述的FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，其特征在于，本地应用组件发送数据的过程包括步骤：(1-1)本地应用组件将待发送数据传递给主题管理模块；(1-2)主题管理模块对接收到的数据进行封装，并将封装后的报文发送给网络操作模块；(1-3)网络操作模块向底层RapidIO通信模块发起数据传输请求；(1-4)RapidIO通信模块响应数据传输请求，并将从网络操作模块接收到的报文发送至指定接收应用组件所在FPGA系统的RapidIO通信模块。3.根据权利要求1所述的FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，其特征在于，接收远程应用组件发来的数据的过程包括步骤：(2-1)RapidIO通信模块将从其他FPGA系统接收到的报文传递给网络操作模块；(2-2)网络操作模块从接收到的报文中剥离出有效负载报文，并将有效负载报文转发给主题管理模块；(2-3)主题管理模块对接收到的有效负载报文进行解析，并将有效负载报文投递给指定接收应用组件。4.根据权利要求1所述的FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线，其特征在于，所述主题管理模块也用于整个FPGA系统中应用组件的注册信息和主题发布/订阅信息的管理。5.根据权利要求4所述的FPGA环境下基于RapidIO的发布/订阅式软件总线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘湘德，林睿，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51