多路高速协议接口动态可重构系统及实现方法技术方案

针对当前通信系统、雷达系统、通用计算机系统、存储系统等领域中常用的高速协议接口不够统一的情形，本发明专利技术提供了一种多路高速协议接口动态可重构系统及实现方法，主要解决同一接口可被配置成多种高速协议接口的问题。其包括重构控制模块、高速协议接口动态可重构模块、非易失存储器和系统主机，其中：重构控制模块，接收远程或本地的重构命令，读取与重构命令对应的配置文件，再传输给高速协议接口动态可重构模块；高速协议接口动态可重构模块，收到重构控制模块发送的配置文件，完成自身的重构工作，重新配置高速接口的协议类型；非易失存储器，用于缓存重构之前的中间状态的重要数据；系统主机，通过高速接口与高速协议接口动态可重构模块连接。

A dynamic reconfigurable system of multi-channel high-speed protocol interface and its implementation

【技术实现步骤摘要】
多路高速协议接口动态可重构系统及实现方法
本专利技术涉及一种多路高速协议接口动态可重构系统及实现方法，属于FPGA的动态可重构

技术介绍
随着科学技术的发展，产生的数据量正在呈指数型增长，高速接口的使用也越来越普遍。但市场上的标准高速接口众多，各种领域采用的主要的高速协议接口不够统一，如通信系统的高速接口常用网络协议，雷达系统中高速接口常用SRIO协议，通用计算机系统中高速接口常用PCIe协议，而大容量存储设备高速接口常采用PCIe协议、NVMe协议。
技术实现思路
针对当前通信系统、雷达系统、通用计算机系统、存储系统等领域中常用的高速协议接口不够统一的情形，本专利技术提供了一种多路高速协议接口动态可重构系统及实现方法。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种多路高速协议接口动态可重构系统，包括重构控制模块、高速协议接口动态可重构模块、非易失存储器和系统主机，其中：重构控制模块，接收外部的重构命令，读取与重构命令对应的配置文件，再传输给高速协议接口动态可重构模块；高速协议接口动态可重构模块，收到重构控制模块发送的配置文件，完成自身的重构工作；非易失存储器，用于缓存重构之前的中间状态的重要数据；系统主机，通过高速接口与高速协议接口动态可重构模块连接，并通过网络连接配置文件存储器，以在线升级本地的配置文件。上述多路高速协议接口动态可重构系统基础上，高速协议接口动态可重构模块为FPGA芯片，包括高速协议接口解析模块、数据处理模块和SelectMAP接口，SelectMAP接口连接重构控制模块，数据处理模块实现高速协议接口动态可重构模块的数据传输和处理功能，高速协议接口解析模块包括SRIO解析模块、PCIe解析模块和NVMe解析模块。上述多路高速协议接口动态可重构系统基础上，重构控制模块为FPGA芯片，包括configureFSM模块、网络解析模块、重构指令控制模块和本地串口命令解析模块，系统主机将重构指令输入重构指令控制模块，通过网络解析模块解析输出重构指令数据，重构指令模块进行指令识别，根据相应的指令，完成对应的重构工作，configureFSM模块将配置文件存储器中相应的配置文件写入高速协议接口动态可重构模块；串口命令通过本地串口命令解析模块输出重构指令，指定其读取配置文件存储器中相应的配置文件，通过SelectMAP接口传输给高速协议接口动态可重构模块。一种多路高速协议接口动态可重构实现方法，包括如下步骤：S1.板卡处于正常工作状态；S2.等待接收本地的串口控制重构指令或者系统主机的网络信号重构指令；S3.接收到重构命令，重构控制模块解析重构指令；S4.向高速协议动态可重构模块发送停止工作指令，高速协议动态可重构模块停止工作并把当前的重要数据打包；S5.打包的重要数据缓存到非易失存储器；S6.确认数据缓存是否完成，如果完成则执行步骤S7，如果没有完成执行步骤S5；S7.重构控制模块读取配置文件，传输给高速协议动态可重构模块；S8.确认重构是否完成，如果完成则执行步骤S9，如果没有完成继续执行步骤S7；S9.高速接口链路重新建立连接；S10.确认高速接口是否建立连接；S11.如果建立连接则重新执行步骤S1至步骤S10，如果没有建立连接则执行步骤S9。本专利技术的优点在于：本专利技术可以实现不同应用场景下，多种高速协议接口的动态可重构，有效解决了多种高速协议接口分时复用问题、配置文件版本在线升级问题、实时故障维修问题等，达到了“一机多用”的效果，增加了存储设备的灵活性，大大降低FPGA的资源开销，降低了设备的物料成本。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。图1为本专利技术多路高速协议接口动态可重构系统的示意图。图2为FPGA可重构技术分类图。图3为slaveselectMap配置模块实现框图。图4为configure模块实现图。图5为远程控制重构模式实现框图。图6本地控制重构模式实现框图。图7为多路高速协议接口动态可重构实现方法实现框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参考图1，一种多路高速协议接口动态可重构系统，包括重构控制模块、高速协议接口动态可重构模块、非易失存储器和系统主机，其中：重构控制模块，接收外部的重构命令，读取与重构命令对应的配置文件，再传输给高速协议接口动态可重构模块，协助完成重构工作，还可以在线升级配置文件的版本；高速协议接口动态可重构模块，收到重构控制模块发送的配置文件，完成自身的重构工作；非易失存储器，用于缓存重构之前的中间状态的重要数据；系统主机，通过高速接口与高速协议接口动态可重构模块连接，并通过网络连接配置文件存储器，以在线升级本地的配置文件。本实施例中，重构控制模块、高速协议接口动态可重构模块均由FPGA芯片实现，目前FPGA主要有三种编程工艺：基于SRAM结构、基于Flash结构和基于反熔丝结构。其中基于SRAM结构的FPGA在初始化上电时要将配置数据写入其片内随机存储器（RAM）中，当FPGA初始化配置完成后即可开始正常工作，但是当FPGA掉电后存储在片内RAM中的配置数据会立刻丢失。基于SRAM结构的FPGA支持重复编程，这是实现可重构技术的基础。基于SRAM结构的FPGA支持重复编程，且擦除速度快。因此，本专利技术涉及的FPGA可重构技术均是针对基于SRAM结构的FPGA进行的。如图2所示，FPGA的可重构技术分为静态重构和动态重构，根据重构面积的不同，动态重构可以划分为动态全局重构与动态局部重构。本专利技术中需要可重构的主要对象是高速接口解析模块，高速接口解析模块主要包括物理层、链路层、协议层等，物理层使用FPGA的硬件结构高速串行控制器（Tranceiver），只可以动态配置无法软件定义，也无法动态重构。链路层和协议层由软件定义，可实现动态重构。由于FPGA内部单元布局时物理层和链路层、协议层位置紧邻，路径最短才能实现高速协议的高速传输，所以划分局部可重构区域比较困难。本专利技术提出了软件定义的全局动态可重构方式，即在重构之前将分别支持各种高速协议的配置文件存在外围的配置文件存储器中，当接收到重构命令后，重构控制模块将相应的配置文件卸载到高速协议动态可重构模块中，完成高速存储接口的重构工作。表1FPGA配置模式的配置带宽表1所示为FPGA配置模式的配置带宽，相同的配置文件使用不同的配置方式，配置时间也就大不相同。其中SlaveSelec本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多路高速协议接口动态可重构系统，其特征在于：包括重构控制模块、高速协议接口动态可重构模块、非易失存储器和系统主机，其中：/n重构控制模块，接收外部的重构命令，读取与重构命令对应的配置文件，再传输给高速协议接口动态可重构模块；/n高速协议接口动态可重构模块，收到重构控制模块发送的配置文件，完成自身的重构工作，重新配置高速接口的协议类型；/n非易失存储器，用于缓存重构之前的中间状态的重要数据；/n系统主机，通过高速接口与高速协议接口动态可重构模块连接，并通过网络连接配置文件存储器，以在线升级本地的配置文件。/n

【技术特征摘要】
1.一种多路高速协议接口动态可重构系统，其特征在于：包括重构控制模块、高速协议接口动态可重构模块、非易失存储器和系统主机，其中：
重构控制模块，接收外部的重构命令，读取与重构命令对应的配置文件，再传输给高速协议接口动态可重构模块；
高速协议接口动态可重构模块，收到重构控制模块发送的配置文件，完成自身的重构工作，重新配置高速接口的协议类型；
非易失存储器，用于缓存重构之前的中间状态的重要数据；
系统主机，通过高速接口与高速协议接口动态可重构模块连接，并通过网络连接配置文件存储器，以在线升级本地的配置文件。


2.根据权利要求1所述多路高速协议接口动态可重构系统，其特征在于：高速协议接口动态可重构模块为FPGA芯片，包括高速协议接口解析模块、数据处理模块和SelectMAP接口，SelectMAP接口连接重构控制模块，数据处理模块实现高速协议接口动态可重构模块的数据传输和处理功能，高速协议接口解析模块包括SRIO解析模块、PCIe解析模块和NVMe解析模块。


3.根据权利要求1所述多路高速协议接口动态可重构系统，其特征在于：重构控制模块为FPGA芯片，包括configureFSM模块、网络解析模块、重构指令控制模块和本地串口命令解析模块，系统主机将重构指令输入重构指令控制模块，通过网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：王培培，滕达，张明瑞，牛晓威，王果山，
申请(专利权)人：山东超越数控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37