CN109412920A - 一种RapidIO总线可重配置的设计方法及*** - Google Patents

一种RapidIO总线可重配置的设计方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种RapidIO总线可重配置的设计方法及***，属于数据通信领域。方法包括自动可重配置设计步骤和非自动可重配置设计步骤，非自动可重配置设计步骤包括硬件链路冗余设计子步骤和软件可重配置设计子步骤。***包括HOST主机、具有SRIO功能的第一交换板卡和具有SRIO功能的第二交换板卡。HOST主机控制链路探测单元对RapidIO总线***进行链路探测，并将链路探测结果传送给路由配置单元进行路由配置；流量监测单元对RapidIO互联***进行流量监测，路由配置单元根据流量监测结果对RapidIO互联***进行路由配置。本发明能够解决现有RapidIO总线***中多节点传输时链路带宽得不到保证及关键链路失效时导致***陷入瘫痪的问题。

Description

一种RapidIO总线可重配置的设计方法及***
技术领域
本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种RapidIO总线可重配置的设计方法及***。
背景技术
RapidIO总线技术为嵌入式***设计提供了高带宽、低延迟的互联解决方法，其支持芯片到芯片、板到板间的连接方式。基于ID号的包交换数据传输和基于点对点连接模式使得RapidIO总线借助于RapidIO交换机可以进行任何类型的组网。
目前，在RapidIO总线组网***的设计中，往往会根据最短路径来确定两个RapidIO节点之间的传输路由。当一个***的顶层拓扑设计完成后，两个甚至多个RapidIO节点之间的最短路径就已经确定了，如果仍然按照最短路径来确定路由，则会产生如下问题：一、多个节点通过同一条最短路由传输时，链路带宽得不到保证；二、当最短路由因为环境因素如温度升高、震动加强等而失效时，整个RapidIO总线***可能因此陷入瘫痪。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中RapidIO总线***中多节点传输时链路带宽得不到保证及关键链路失效时导致***陷入瘫痪的问题，提供一种RapidIO总线可重配置的设计方法及***。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种RapidIO总线可重配置的设计方法包括自动可重配置设计步骤和非自动可重配置设计步骤；所述自动可重配置设计步骤应用于已建立连接链路但不清楚每条链路的带宽需求的RapidIO互连***；所述非自动可重配置设计步骤应用于已知每条链路带宽需求的RapidIO互连***；
所述自动可重配置设计步骤包括以下子步骤：
HOST主机运行第一链路探测单元，获取RapidIO互联***中各链路的连接关系，将链路探测结果传送给第一路由配置单元，并保存到第一状态存储单元；
HOST主机运行第一路由配置单元，根据链路探测结果对RapidIO互联***链路进行第一次路由配置，并将第一配置结果保存到第一状态存储单元；
HOST主机运行第一流量监测单元，对RapidIO互联***进行实时流量监测，并将流量监测结果传送给第一路由配置单元，同时存储到第一状态存储单元；
HOST主机运行第一路由配置单元，根据实时流量监测结果对RapidIO互联***进行路由配置，并将第二配置结果存储于第一状态存储单元；
所述非自动可重配置设计步骤包括硬件链路冗余设计子步骤和软件可重配置设计子步骤；
所述硬件链路冗余设计子步骤包括以下子步骤：
在RapidIO互连***中，将第一交换板卡中满足***工作所用外的第一剩余端口与第二交换板卡中满足***工作所用外的第二剩余端口进行连接，以形成第二专用链路和第二备用链路供数据交换使用；
软件可重配置设计子步骤包括以下子步骤：
HOST主机与第一交换板卡双向连接，HOST主机运行第二链路探测单元对RapidIO互联***中第二专用链路和第二备用链路进行探测，并将链路探测结果传送给RapidIO互联***中的第二路由配置单元，同时存储到第二状态存储单元；
HOST主机运行第二路由配置单元，根据链路探测结果对RapidIO互联***进行路由配置，并将第二配置结果存储于第二状态存储单元。
具体地，所述链路探测单元对当前链路的通断状态进行探测。
具体地，所述第一次路由配置对***中各链路的带宽进行随机分配。
具体地，所述第一路由配置单元根据流量监测结果对RapidIO互联***进行路由配置的子步骤包括：第一路由配置单元根据流量监测结果对不同带宽需求的链路自动分配相应的带宽。
具体地，所述专用链路包括至少一条数据交换链路；所述备用链路包括至少一条冗余链路。
具体地，所述第一剩余端口和第二剩余端口包括至少一个端口。
具体地，所述专用链路中某一条专用链路连接不稳定或者丢失时，路由配置单元从状态存储单元中选择一条备用链路以更换当前使用的链路，并将重新配置后信息更新至状态存储单元。
具体地，采用上述RapidIO总线可重配置的设计方法的***包括HOST主机、具有SRIO功能的第一交换板卡和具有SRIO功能的第二交换板卡；所述HOST主机与具有SRIO功能的第一交换板卡通过SRIO接口双向连接；所述具有SRIO功能的第一交换板卡中满足***工作所用外的第一剩余端口与具有SRIO功能的第二交换板卡***工作所用外的第二剩余端口通过SRIO接口双向连接，以形成专用链路和备用链路供数据交换使用。
具体地，所述HOST主机包括具有SRIO功能的控制芯片PowerPC、ARM、DSP。
具体地，所述具有SRIO功能的交换板卡包括TSI578交换芯片、CPS1432交换芯片、CPS1848交换芯片、CPS1616交换芯片。
与现有技术相比，本发明有益效果是：
(1)本发明采用了硬件链路冗余设计，提高了RapidIO互联***的可靠性；
(2)本发明建立了链路探测单元，结合路由配置单元可重新配置RapidIO互联***路由，从而避免了RapidIO总线***陷入瘫痪的问题；
(3)本发明的硬件链路冗余设计结合流量监测机制和路由配置单元可使RapidIO互联***按需分配链路带宽，使***链路带宽可以得到充分保证。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例1的自动可重配置设计步骤应用***的***连接方式示意图；
图2为本发明实施例1的非自动可重配置设计步骤中硬件链路冗余设计子步骤应用***的***连接方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施提供一种RapidIO总线可重配置的设计方法，应用于RapidIO总线***中，解决现有RapidIO总线***中多节点传输时链路带宽得不到保证及关键链路失效时导致***陷入瘫痪的问题。
进一步地，一种RapidIO总线可重配置的设计方法包括自动可重配置设计步骤和非自动可重配置设计步骤；自动可重配置设计步骤应用于已建立连接链路但不清楚每条链路的带宽需求的RapidIO互连***；非自动可重配置设计步骤应用于已知每条链路带宽需求的RapidIO互连***；在此基础上对RapidIO互联***中的RapidIO总线进行重配置以使***中各链路的带宽需求得到保证。
进一步地，自动可重配置设计步骤应用的第一RapidIO互连***包括HOST主机、具有SRIO功能的第一交换板卡a和具有SRIO功能的第二交换板卡a；HOST主机与具有SRIO功能的第一交换板卡a通过SRIO接口双向连接；具有SRIO功能的第一交换板卡a中满足***工作所用外的第一剩余端口与具有SRIO功能的第二交换板卡a***工作所用外的第二剩余端口通过SRIO接口双向连接，以形成专用链路和备用链路供数据交换使用。其中，SRIO是面向串行背板、DSP和相关串行数据平面连接应用的串行RapidIO接口。
进一步地，具有SRIO功能的交换板卡包括TSI578交换芯片、CPS1432交换芯片、CPS1848交换芯片、CPS1616交换芯片。
作为一选项，第一RapidIO互连***包括4个具有SRIO功能的交换板卡，分别为Switch1、Switch2、Switch3和Switch4。如图1所示，每个Switch交换板卡具有8个端口，分别为P0～P8，其中有2个端口与外部设备连接，则4个Switch交换板卡具有8个设备节点，分别为EP1～EP8；每个Switch交换板卡其余6个端口与其他Switch交换板卡连接，用于数据包的转发。其中，SWITCH交换板卡包括具有SRIO交换功能的SRIO交换机，如TSI578、CPS1432、CPS1848、CPS1616等。4个Switch交换板卡的设备节点EP1～EP8上可连接具有SRIO功能的PowerPC、ARM、DSP、FPGA等芯片。
进一步地，SWITCH芯片通过设备节点EP1与具有SRIO功能的控制芯片连接，即设备节点EP1上连接的具有SRIO功能的芯片充当第一RapidIO互连***中HOST主机角色，HOST主机包括第一链路探测单元、第一路由配置单元、第一流量监测单元和第一状态存储单元。
进一步地，自动可重配置设计步骤应用于上述第一RapidIO互连***包括以下子步骤：
S01：HOST主机运行第一链路探测单元，获取第一RapidIO互连***中各链路的连接关系，将链路探测结果传送给第一路由配置单元，并保存到第一状态存储单元；其中，第一链路探测单元对当前链路的通断状态进行探测，如探测节点EP1与节点EP2之间通过SWITCH1芯片、SWITCH2芯片进行连接的链路的通断状态。
作为一选项，节点EP1与节点EP2之间也可通过SWITCH1芯片、SWITCH2芯片、SWITCH3芯片进行连接。
S02：HOST主机运行第一路由配置单元，根据链路探测结果对第一RapidIO互连***链路进行第一次路由配置，并将第一配置结果保存到第一状态存储单元；其中，第一次路由配置对第一RapidIO互连***中各链路的带宽进行随机分配。更为具体地，第一专用链路包括至少一条数据交换链路；第一备用链路包括至少一条冗余链路。
更进一步地，如图1所示，节点EP1与节点EP2之间通过SWITCH1芯片端口P1与SWITCH2芯片端口P1进行连接的链路可作为专用链路1，对数据包进行转发；节点EP1与节点EP2之间通过SWITCH1芯片端口P2与SWITCH2芯片端口P2的进行连接的链路可作为专用链路2，对数据包进行转发；节点EP1与节点EP2之间通过SWITCH1芯片端口P8与SWITCH2芯片端口P8进行连接的链路可作为备用链路1。第一路由配置单元对专用链路1、专用链路2的带宽进行随机分配。
S03：HOST主机运行第一流量监测单元，对第一RapidIO互连***进行实时流量监测，并将流量监测结果传送给第一路由配置单元，同时存储到第一状态存储单元；具体地，第一流量监测单元对专用链路1与专用链路2的链路所需带宽进行监测。
S04：HOST主机运行第一路由配置单元，根据实时流量监测结果对第一RapidIO互连***进行路由配置，并将第二配置结果存储于第一状态存储单元；其中，第一路由配置单元根据流量监测结果对不同带宽需求的链路自动分配相应的带宽。具体地，若上述专用链路1需要对大容量的数据包进行转发，专用链路2仅需转发小容量的数据包，那么第一路由配置单元根据专用链路1和专用链路2的不同带宽需求为专用链路1分配更大的带宽以便专用链路1进行大容量数据包的转发。
更进一步地，自动可重配置设计步骤还包括以下步骤：
S05：第一RapidIO互连***正常工作，HOST主机运行第一链路探测单元继续对当前所有链路的通断状态进行探测；若专用链路中某一条专用链路连接不稳定或者丢失时，第一路由配置单元从第一状态存储单元中选择一条备用链路以更换当前使用的链路，并将重新配置后信息更新至第一状态存储单元。具体地，若专用链路1连接不稳定或者丢失时，第一路由配置单元从第一状态存储单元中选择备用链路1更换当前使用的专用链路1，并将重新配置后信息更新至第一状态存储单元，从而避免***因某一条链路失效而陷入瘫痪的问题，增强了***的壮健性。
进一步地，非自动可重配置设计步骤包括硬件链路冗余设计子步骤和软件可重配置设计子步骤；
具体地，非自动可重配置设计步骤中的硬件链路冗余设计子步骤包括以下子步骤：
S11：在第二RapidIO互连***中，将第一交换板卡b中满足***工作所用外的第一剩余端口与第二交换板卡b中满足***工作所用外的第二剩余端口进行连接，以形成第二专用链路和第二备用链路供数据交换使用；其中，第一剩余端口和第二剩余端口包括至少一个端口。
进一步地，硬件链路冗余设计子步骤应用的***包括作为HOST主机的主控卡、具有SRIO功能的第一交换板卡b和具有SRIO功能的第二交换板卡b。其中，主控卡与具有SRIO功能的第一交换板卡b通过SRIO接口双向连接，具有SRIO功能的第一交换板卡b和具有SRIO功能的第二交换板卡b通过SRIO接口双向连接；具有SRIO功能的第一交换板卡b中满足***工作所用外的第一剩余端口与具有SRIO功能的第二交换板卡b***工作所用外的第二剩余端口通过SRIO接口双向连接，以形成第二专用链路和第二备用链路供数据交换使用。
进一步地，作为HOST主机的主控卡包括第二链路探测单元、第二路由配置单元和第二状态存储单元。
进一步地，具有SRIO功能的第一交换板卡b和具有SRIO功能的第二交换板卡b包括具有SRIO交换功能的TSI578交换芯片、CPS1432交换芯片、CPS1848交换芯片、CPS1616交换芯片。
作为一选项，第二RapidIO互连***还包括采集卡、信号处理卡、信号存储卡和显控卡。
如图2所示，第二RapidIO互连***包括第一信号采集卡、第二信号采集卡、主控卡、具有SRIO功能的第一交换板卡b、具有SRIO功能的第二交换板卡b、信号处理卡、信号存储卡和显控卡。其中第一信号采集卡需要将大量数据传递给信号处理卡，第二信号采集卡需要将大量数据传递给信号存储卡，主控卡需要将少量数据传递给显控卡。
进一步地，第一信号采集卡与具有SRIO功能的第一交换板卡b通过SRIO接口双向连接；第二信号采集卡与具有SRIO功能的第一交换板卡b通过SRIO接口双向连接；作为HOST主机的主控卡与具有SRIO功能的第一交换板卡b通过SRIO接口双向连接。
更进一步地，信号处理卡与具有SRIO功能的第二交换板卡b通过SRIO接口双向连接；信号存储卡与具有SRIO功能的第二交换板卡b通过SRIO接口双向连接；显控卡与具有SRIO功能的第二交换板卡b通过SRIO接口双向连接。
进一步地，具有SRIO功能的第一交换板卡b和具有SRIO功能的第二交换板卡b通过SRIO接口双向连接。
更进一步地，如图2所示，将具有SRIO功能的第一交换板卡b与第一信号采集卡、第二信号采集卡、主控卡连接之后剩余的第一剩余端口SRIO接口分别记为L1'、L2'、L3'、L4'；将具有SRIO功能的第二交换板卡b与信号处理卡、信号存储卡、显控卡连接之后剩余的第二剩余端口SRIO接口分别记为L1”、L2”、L3”、L4”；将L1'、L2'、L3'、L4'与L1”、L2”、L3”、L4”进行连接形成L1、L2、L3、L4四条SRIO链路。其中，链路L1、链路L2和链路L3是专用链路，且链路L1和链路L2需要传输大量数据，链路L3仅需传输少量数据，链路L4是备用链路。
具体地，非自动可重配置设计步骤中的软件可重配置设计子步骤包括以下子步骤：
S12：主控卡运行第二链路探测单元，对第二RapidIO互连***中第二专用链路和第二备用链路进行探测，并将链路探测结果传送给第二RapidIO互连***中的第二路由配置单元，同时存储到第二状态存储单元；
S13：主控卡运行第二路由配置单元，根据链路探测结果对第二RapidIO互连***进行路由配置，并将第二配置结果存储于第二状态存储单元；进一步地，第二路由配置单元为第一信号采集卡重新配置独占链路L1到信号处理卡，且链路L1因需传输大量数据，需要较大的带宽；第二路由配置单元为第二信号采集卡重新配置独占链路L2到信号存储卡，且链路L2因需传输大量数据，需要较大的带宽；第二路由配置单元为主控卡重新配置独占链路L3到显控卡，链路L1因仅需传输小量数据，仅需较小带宽；链路L4作为***备用链路。第二路由配置单元根据不同专用链路的带宽需求对专用链路L1、L2、L3和L4分配不同的带宽，保证了每条链路的带宽需求。
进一步地，第二RapidIO互连***正常工作，主控卡运行第二链路探测单元继续对当前所有链路的通断状态进行探测；若专用链路中某一条专用链路连接不稳定或者丢失时，第二路由配置单元从第二状态存储单元中选择一条备用链路以更换当前使用的链路，并将重新配置后信息更新至第二状态存储单元。具体地，若专用链路L1的连接不稳定或者丢失时，第二路由配置单元从第二状态存储单元中选择备用链路1更换当前使用的专用链路L1，并将重新配置后信息更新至第二状态存储单元，从而避免***因某一条链路失效而陷入瘫痪的问题，增强了***的壮健性。
以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种RapidIO总线可重配置的设计方法，其特征在于：所述方法包括自动可重配置设计步骤和非自动可重配置设计步骤，所述自动可重配置设计步骤应用于已建立连接链路但不清楚每条链路的带宽需求的RapidIO互连***；所述非自动可重配置设计步骤应用于已知每条链路带宽需求的RapidIO互连***；
所述自动可重配置设计步骤包括以下子步骤：
HOST主机运行第一链路探测单元，获取RapidIO互联***中各链路的连接关系，将链路探测结果传送给第一路由配置单元，并保存到第一状态存储单元；
HOST主机运行第一路由配置单元，根据链路探测结果对RapidIO互联***链路进行第一次路由配置，并将第一配置结果保存到第一状态存储单元；
HOST主机运行第一流量监测单元，对RapidIO互联***进行实时流量监测，并将流量监测结果传送给第一路由配置单元，同时存储到第一状态存储单元；
HOST主机运行第一路由配置单元，根据实时流量监测结果对RapidIO互联***进行路由配置，并将第二配置结果存储于第一状态存储单元；
所述非自动可重配置设计步骤包括硬件链路冗余设计子步骤和软件可重配置设计子步骤；
所述硬件链路冗余设计子步骤包括以下子步骤：
在RapidIO互连***中，将第一交换板卡中满足***工作所用外的第一剩余端口与第二交换板卡中满足***工作所用外的第二剩余端口进行连接，以形成第二专用链路和第二备用链路供数据交换使用；
软件可重配置设计子步骤包括以下子步骤：
HOST主机与第一交换板卡双向连接，HOST主机运行第二链路探测单元对RapidIO互联***中第二专用链路和第二备用链路进行探测，并将链路探测结果传送给RapidIO互联***中的第二路由配置单元，同时存储到第二状态存储单元；
HOST主机运行第二路由配置单元，根据链路探测结果对RapidIO互联***进行路由配置，并将第二配置结果存储于第二状态存储单元。
2.根据权利要求1所述的一种RapidIO总线可重配置的设计方法，其特征在于：所述链路探测单元对当前链路的通断状态进行探测。
3.根据权利要求1所述的一种RapidIO总线可重配置的设计方法，其特征在于：所述第一次路由配置对***中各链路的带宽进行随机分配。
4.根据权利要求1所述的一种RapidIO总线可重配置的设计方法，其特征在于：所述第一路由配置单元根据流量监测结果对RapidIO互联***进行路由配置的子步骤包括：第一路由配置单元根据流量监测结果对不同带宽需求的链路自动分配相应的带宽。
5.根据权利要求3所述的一种RapidIO总线可重配置的设计方法，其特征在于：所述专用链路包括至少一条数据交换链路；所述备用链路包括至少一条冗余链路。
6.根据权利要求1所述的一种RapidIO总线可重配置的设计方法，其特征在于：所述第一剩余端口和第二剩余端口包括至少一个端口。
7.根据权利要求1所述的一种RapidIO总线可重配置的设计方法，其特征在于：所述专用链路中某一条专用链路连接不稳定或者丢失时，路由配置单元从状态存储单元中选择一条备用链路以更换当前使用的链路，并将重新配置后信息更新至状态存储单元。
8.采用权利要求1-8任意一项所述的方法的***，其特征在于：所述***包括：HOST主机、具有SRIO功能的第一交换板卡和具有SRIO功能的第二交换板卡；
所述HOST主机与具有SRIO功能的第一交换板卡通过SRIO接口双向连接；所述具有SRIO功能的第一交换板卡中满足***工作所用外的第一剩余端口与具有SRIO功能的第二交换板卡***工作所用外的第二剩余端口通过SRIO接口双向连接，以形成专用链路和备用链路供数据交换使用。
9.根据权利要求9所述的一种RapidIO总线可重配置的设计***，其特征在于：所述HOST主机包括具有SRIO功能的控制芯片PowerPC、ARM、DSP。
10.根据权利要求9所述的一种RapidIO总线可重配置的设计***，其特征在于：所述具有SRIO功能的交换板卡包括TSI578交换芯片、CPS1432交换芯片、CPS1848交换芯片、CPS1616交换芯片。
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