RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路制造技术

本发明专利技术公开的一种RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路，旨在提供一种不增加硬件成本，能够提供模式和速率可重配置的RapidIO交换网络。本发明专利技术通过下述技术方案实现：用户接口单元将用户输入的速率配置信息数据组包发送至模块支持单元，并将配置相对应的时钟速率分别提供给核心处理单元、RapidIO网络交换单元，将模块支持单元配置的信息及速率配置信息适配在所连接的PE节点模块；核心处理单元将模块支持单元配置的工作时钟、模式配置信息及速率配置信息部署在RapidIO网络管理软件，控制RapidIO网络交换单元完成RapidIO网络路由配置及分配RapidIO网络ID号，建立各PE节点间的通信链路。

【技术实现步骤摘要】
RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路
本专利技术涉及一种主要面向高性能的嵌入式系统互连通信，用于RapidIO总线高速互联系统的一种RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路。
技术介绍
随着嵌入式数字信号处理系统功能和性能需求的不断提高，多处理器系统被视为一种提高系统处理能力的可行方法，即通过一种互连技术将多个处理器连接在一起，来实现日益增长的功能和性能的需求。如何才能使同一系统中的多个处理器之间进行高带宽、低延时的通信，这就需要一种高性能的互连技术使得多处理器系统T作更高效、更可靠。RapidIO是一种嵌入式系统互连技术，具有高带宽、低延时、高效率、高可靠性等优点，能够为高性能嵌入式系统内部互连提供良好的解决方案。近年来，RapidIO总线作为嵌入式领域的总线互联标准，以其高性能、低延迟、低引脚数和低功耗等特点，逻辑链路层实现对节点之间点对点链路的维护,将标准,以其高性能、低延迟、低引脚数和低功耗等特点得邮箱功能映射为数据包发送与数据包接收队列。广泛应用于航天、航空等领域。典型的嵌入式系统中，多处理器之间,以及处理器和外设之间的互连是通过分级共享总线实现的不同的设备根据其不同的性能要求放置在不同级别的位置上,通过桥路器接到具有高性能的总线上,典型的有PCI，CPCI和VME总线，这些总线目前的瓶颈在于系统互连系统内不同组件间的高速通信，而一种全新的总线技术－RapidIO构架的提出消除了这个瓶颈问题。RapidIO构架是一种基于高性能包交换的互连技术，主要功能是完成在一个系统内的微处理器、DSP、通信和网络处理器、系统存储器以及外设之间高速的传输数据。基于高速串行总线技术的RapidIO协议最初是由Freescale和Mercury共同研发的一项互连技术。RapidIO总线技术作为新一代芯片级互联总线的代表。为了解决PE(ProviderEdge)节点间高效的端对端数据传输问题，针对RapidIO总线互联系统中网络节点间高效端对端通信功能的缺失,RapidIO通信中间件采用HOST节点集中控制的管理方式，在RapidIO逻辑层消息机制提供虚通道数据传输功能。易于实现系统功能的迁移与重构。然而，缺少基于逻辑层业务的端对端通信功能大大限制了该总线在复杂系统中的应用。由于RapidIO通信中间件采用HOST节点集中控制，因此，对于每个PE节点需要接入系统，通过集中控制的HOST节点建立网络连接，才能使用RapidIO通信中间件进行数据通信。而采用RapidIO通信中间件的系统规模一般都较大，几十个甚至几百个PE节点，每个PE节点的RapidIO模式、速率等都不一样，所以要求RapidIO交换网络具有模式和速率可重配置功能，才能完成PE节点组网入网。作为航空电子信息系统一部分的CNI子系统属于典型的嵌入式系统应用，系统互联要求同时具备芯片级互联、模块级互联、机架级互联的能力。但是某些总线从设计之初决定了只有在针对特定应用的时候才能发挥其最大的优势，例如SATA是为替换并行ATA而设计出来的高速串行接口设备接口，而Infiniband则主要是针对大规模网络存储的服务器接口。随着航空电子系统的任务量日益庞大，系统对大容量的数据、高度复杂的算法和实时运算速度的要求越来越高。基于高速传输总线技术的实时信号处理系统的研究、设计及实现对目前的航空电子系统的发展，航空电子系统中的高速实时信号处理而设计了基于RapidIO总线的信号处理平台，以实现高速的数据传输能力和强大的信号处理能力。平台采用基于RapidIO总线的DSP并行处理结构，利用DSP并行处理来实现强信号处理能力，采用RapidIO交换互联技术来解决板间大数据量通信。RapidIO交换网络的组成RapidIO交换网络主要由端系统和交换机两个部分组成。端系统主要完成RapidIO包的封装、解析和塑宣的处理，每个端系统都有唯一的设备标识符ID；交换机实现端系统的互连，并且完成RapidIO包的路由和转发，将RapidIO包送达目的地。RapidIO包的路由是通过交接机的查找表来实现的。交换机的每一个端配置一个查找表。交换机根据包头中目的ID通过查找表的映射，将RapidIO包从输入端路由至q输出端口。RapidIO维护包的路由系统在进行配置的时候，需要对交换机进行维护操作，但是由于交换机没有设备lD，所以系统无法对交换机进行读写操作，为了处理这种情况，对维护包定义了一种可选择的寻址方法。维护包中附加了跳数(hop)字段，该字段规定了RapidIO网络中交换机的数量，维护包会经过从发起单元到目标单元路由。交换机的处理器一旦接到维护包，就会检测跳数字段。如果跳数为零，该交换机就是目标端。RapidIO通常采用NiosII嵌入式处理器来控制动态重配置过程。通过对NiosII处理器提供软件命令来处理和执行数据速率重配置。重配置过程触发了ALTGX_RECONFIG功能，以使用所需的数据速率对RapidIOMegaCore功能收发器进行重配置。通过采用通道和时钟管理单元锁相环(ChannelCMUPLL)重配置模式来对RapidIOMegaCore中的收发器进行重配置。ChannelCMUPLL重配置模式使用存储器初始化文件(.mif)来更改收发器设置，例如数据速率。重配置RapidIOMegaCore功能的发送(TX)和接收(RX)通道。NiosII终端是连接到RapidIOMegaCore功能驱动器的用户接口。程序和存储器(片内存储器)程序和存储器组件用于存储NiosII处理器的软件程序代码。当下载软件程序代码时，该组件存储这些代码，而NiosII处理器执行这些代码。RX缓冲器(定制组件)RX缓冲器定制组件存储从RapidIOMegaCore功能的读主端口中读取的数据以及在写主端口中写入的数据。RX数据(片内存储器)RX数据片内存储器存储从DMA读组件中读取的数据。另外，RapidIOMegaCore功能也将Avalon-MM接口上的传输数据转换成相应的RapidIO传输数据，并RapidIO串行链路上发送这些传输数据。RapidIOMegaCore功能将RapidIO串行链路上的RapidIO传输转换成I/O突发传输，并将这些突发传输呈现在相应的Avalon-MM从端口或者主端口。RapidIOMegaCore功能包含下列的默认参数设置：初始数据速率：2.5GBaud参考时钟频率：156.25MHzSerial重配置控制器。重配置控制器模块是由ALTGX_RECONFIG宏功能和控制器(用户逻辑)组成，接收来自srio_softctrl用户逻辑的指令并对收发器进行重配置。ALTGX_RECONFIG宏功能ALTGX_RECONFIG宏功能对RapidIOMegaCore功能中的收发器进行重配置。要想重配置收发器，ALTGX_RECONFIG宏功能必须有用于发送到RapidIOMegaCore功能的正确的配置设置，.mif文件包含这些配置设置。当在nios2-terminal中输入rate_reconfig所需数据速率>命令时，NiosII处理器通过AvalonMM接口发送命令到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路，包括：用户接口单元、模块支持单元MSU、核心处理单元、RapidIO网络交换单元和测试转接单元，其特征在于：用户接口单元通过以太网与核心处理单元连接，模块支持单元通过Localbus总线、离散控制线相连核心处理单元，核心处理单元通过RapidIO总线相连RapidIO网络交换单元；RapidIO网络交换单元通过RapidIO总线分别与核心处理单元和测试转接单元连接；用户接口单元获取用户输入的RapidIO模式用户数据及速率配置信息，将速率配置信息数据组包通过CAN总线发送至模块支持单元，模块支持单元将用户输入的RapidIO模式用户数据及速率配置信息数据存储到本地非易失性随机访问存储器NVRAM中，并将配置相对应的时钟速率分别提供给核心处理单元、RapidIO网络交换单元，RapidIO网络交换单元将模块支持单元配置的工作时钟模式的配置信息及速率配置信息适配在所连接的PE节点模块；核心处理单元将模块支持单元配置的工作时钟、模式配置信息及速率配置信息部署在RapidIO网络管理软件，RapidIO网络管理软件控制RapidIO网络交换单元完成RapidIO网络路由配置及分配RapidIO网络ID号，建立各PE节点间的通信链路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路，包括：用户接口单元、模块支持单元MSU、核心处理单元、RapidIO网络交换单元和测试转接单元，其特征在于：用户接口单元通过以太网与核心处理单元连接，模块支持单元通过Localbus总线、离散控制线相连核心处理单元，核心处理单元通过RapidIO总线相连RapidIO网络交换单元；RapidIO网络交换单元通过RapidIO总线分别与核心处理单元和测试转接单元连接；用户接口单元获取用户输入的RapidIO模式用户数据及速率配置信息，将速率配置信息数据组包通过CAN总线发送至模块支持单元，模块支持单元将用户输入的RapidIO模式用户数据及速率配置信息数据存储到本地非易失性随机访问存储器NVRAM中，并将配置相对应的时钟速率分别提供给核心处理单元、RapidIO网络交换单元，RapidIO网络交换单元将模块支持单元配置的工作时钟模式的配置信息及速率配置信息适配在所连接的PE节点模块；核心处理单元将模块支持单元配置的工作时钟、模式配置信息及速率配置信息部署在RapidIO网络管理软件，RapidIO网络管理软件控制RapidIO网络交换单元完成RapidIO网络路由配置及分配RapidIO网络ID号，建立各PE节点间的通信链路。


2.如权利要求1所述的RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路，其特征在于：用户数据包括RapidIO网络路由配置信息、RapidIO的1x4模式选择参数、RapidIO的1.25Gbps\2.5Gbps\3.25Gbps速率参数以及RapidIO网络ID号。


3.如权利要求1所述的RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路，其特征在于：RapidIO网络交换单元包含5片或者更多的交换芯片组成RapidIO交换矩阵，以用于扩展RapidIO端口互联更多的PE节点模块。


4.如权利要求1所述的RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路，其特征在于：模块支持单元包含通过CAN总线相连用户接口单元的数字信号处理器DSP，通过XINTF总线与数字信号处理器DSP进行数据交互的复杂可编程逻辑器件CPLD。


5.如权利要求1所述的RapidIO交换网络数据速率可重配置硬件电路，其特征在于：用户通过用户接口单元输入RapidIO网络路由配置信息、RapidIO的1x4模式选择参数、RapidIO的1.25Gbps\2.5Gbps\3.25Gbps速率参数以及PE节点RapidIO网络ID号的网络参数，经由CAN总线输至模块支持单元，模块支持单元将配置信息存储到本地易失性随机访问存储器NVRAM中。


6.如权利要求3所述的RapidIO交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亮，唐洪军，邵永杰，田真，周林，张浩，韩永青，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51