專利名稱：基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
RapidIO技術(shù)是一種高性能低引腳數(shù)基于包交換的交叉開關(guān)互連技術(shù)，其高帶寬、低延時(shí)、高效率及高可靠性的優(yōu)點(diǎn)為高性能的嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)部互連通信提供了良好的解決方案。RapidIO開關(guān)互連技術(shù)的特性決定了其系統(tǒng)多采用基于交換機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， RapidIO端點(diǎn)設(shè)備間不是直接連接而是通過交換機(jī)互連。因此，RapidIO交換技術(shù)的設(shè)計(jì)就成為RapidIO互連通信的關(guān)鍵。目前，基于RapidIO協(xié)議包交換的星形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已見于報(bào)道，但其軟件配置尚不成熟，且仍然難以有效利用傳輸通道進(jìn)行高速實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)、容錯(cuò)等要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的krial RapidIO高速通信需求，提供一種基于 RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以滿足RapidIO的互連通信需求，有效提高系統(tǒng)性能和容錯(cuò)能力。本發(fā)明的技術(shù)方案如下基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)RapidIO交換芯片，每一個(gè) RapidIO交換芯片設(shè)置有兩組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)對(duì)外的端節(jié)點(diǎn)，其中一組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用以對(duì)所有的RapidIO交換芯片構(gòu)建星形系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，另一組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用以對(duì)所有的RapidIO交換芯片同時(shí)構(gòu)建雙環(huán)形系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在所有的RapidIO交換芯片中的多個(gè)所述端節(jié)點(diǎn)中，設(shè)定其中一個(gè)端節(jié)點(diǎn)為整個(gè)系統(tǒng)的RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)；RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的軟件配置和監(jiān)控管理，具體包括以下幾個(gè)方面(1)系統(tǒng)監(jiān)控管理系統(tǒng)工作中，完成對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)的在線監(jiān)控控制；當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)的某一鏈路負(fù)載過重時(shí)，實(shí)時(shí)配置交換網(wǎng)絡(luò)路由配置表來實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)流量均衡調(diào)節(jié)；當(dāng)檢測(cè)到端節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，對(duì)任務(wù)進(jìn)行遷移，并通知相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成系統(tǒng)任務(wù)的重構(gòu)；(2)系統(tǒng)配置管理系統(tǒng)上電初始化時(shí)，完成系統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和遍歷標(biāo)識(shí)功能，進(jìn)行系統(tǒng)的上電初始化配置；系統(tǒng)工作中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的結(jié)果或管理需要實(shí)施對(duì)各個(gè)端節(jié)點(diǎn)的工作模式、工作速率、路由配置表進(jìn)行實(shí)時(shí)在線配置；(3)具備高速的數(shù)據(jù)處理能力和通信傳輸帶寬，用以完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。
上述每個(gè)RapidIO交換芯片均可以連接配置一個(gè)I2C PROM存儲(chǔ)器，用以實(shí)現(xiàn) RapidIO交換芯片的自主上電初始化配置和存儲(chǔ)交換芯片的配置信息，配置信息包括工作模式、工作速率和查找表。這樣，在主管理節(jié)點(diǎn)不進(jìn)行控制工作時(shí)，仍能夠使整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。上述RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)可采用MPC8640處理器。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、系統(tǒng)采用星形、雙環(huán)形互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)任意規(guī)模的RapidIO端節(jié)點(diǎn)間互連通信，支持流水式數(shù)據(jù)傳輸和星形集中式數(shù)據(jù)傳輸。2、系統(tǒng)內(nèi)RapidIO端節(jié)點(diǎn)的消息傳輸工作方式、工作模式、工作速率和路由配置信息由I2C PROM上電配置或CPU上電初始化配置。3、系統(tǒng)設(shè)置CPU處理器用于系統(tǒng)軟件配置和監(jiān)控管理，CPU根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的結(jié)果或管理需要對(duì)RapidIO端節(jié)點(diǎn)的工作模式、工作速率和交換結(jié)構(gòu)的路由配置表等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線重配置。4、系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)簡單、軟件配置靈活，性能可靠，支持重構(gòu)、容錯(cuò)、動(dòng)態(tài)流量可調(diào)節(jié)、規(guī)?？膳渲谩?br>

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種基于串行RapidIO協(xié)議包交換的RapidIO交換設(shè)計(jì)，采用RapidIO 交換芯片構(gòu)建系統(tǒng)的RapidIO全互連網(wǎng)絡(luò)。通過RapidIO交換芯片的級(jí)聯(lián)，構(gòu)建星形、雙環(huán)形的系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持高性能流水式數(shù)據(jù)傳輸和星形容錯(cuò)特性。系統(tǒng)軟件配置和監(jiān)控管理由CPU端節(jié)點(diǎn)(主管理節(jié)點(diǎn))負(fù)責(zé)，支持上電RapidIO 系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、ID分配、路由表初始化配置。系統(tǒng)工作中，CPU負(fù)責(zé)RapidIO交換網(wǎng)絡(luò)的管理監(jiān)控，CPU根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的結(jié)果或管理需要實(shí)施對(duì)RapidIO端節(jié)點(diǎn)的工作模式、工作速率、路由配置表等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線重配置，支持系統(tǒng)的重構(gòu)、容錯(cuò)、動(dòng)態(tài)流量調(diào)節(jié)等特性。下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。1.工作原理基于RapidIO協(xié)議包交換的RapidIO交換設(shè)計(jì)，通過RapidIO交換芯片的級(jí)聯(lián)， 構(gòu)建星形、雙環(huán)形的系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持高性能流水式數(shù)據(jù)傳輸和星形容錯(cuò)特性。 RapidIO系統(tǒng)規(guī)模即RapidIO端節(jié)點(diǎn)可以通過增加級(jí)聯(lián)芯片來擴(kuò)展。RapidIO系統(tǒng)內(nèi)，每個(gè)RapidIO交換芯片可配置I2C PROM存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)交換芯片的工作模式、工作速率、查找表等配置信息，實(shí)現(xiàn)交換芯片的上電初始化配置。RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的軟件配置和監(jiān)控管理。系統(tǒng)上電初始化時(shí)，由CPU 完成系統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和遍歷標(biāo)識(shí)等功能，完成系統(tǒng)的上電初始化配置。系統(tǒng)工作中，CPU負(fù)責(zé)RapidIO交換網(wǎng)絡(luò)的管理監(jiān)控，CPU根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的結(jié)果或管理需要實(shí)施對(duì)RapidIO端節(jié)點(diǎn)的工作模式、工作速率、路由配置表等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線重配置，支持系統(tǒng)的容錯(cuò)、重構(gòu)、動(dòng)態(tài)流量調(diào)節(jié)等特性。
2.系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用5片RapidIO交換芯片構(gòu)建星形、雙環(huán)形的系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。交換芯片采用Timdra公司Tsi578來實(shí)現(xiàn)，單片支持8 個(gè)虹或16個(gè)IX的RapidIO交換。系統(tǒng)支持15個(gè)4X端口(或16個(gè)Ix端口)的RapidIO 無阻交換，支持每秒320GB的聚合帶寬。系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)RapidIO交換芯片配置I2C PROM存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)交換芯片的工作模式、 工作速率、查找表等配置信息，實(shí)現(xiàn)交換芯片的非處理器管理的自主上電初始化配置。雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)本身既可以互為備份，也可以由系統(tǒng)配置實(shí)現(xiàn)兩路不同數(shù)據(jù)流的傳輸。 利用雙環(huán)的閉環(huán)特性，還可以由系統(tǒng)配置選擇雙環(huán)中較近的路徑從一個(gè)交換芯片向另一個(gè)交換芯片傳輸數(shù)據(jù)。RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)用于系統(tǒng)軟件配置和監(jiān)控管理，采用帶RapidIO接口 PowerPC 系列MPC8640來實(shí)現(xiàn)。MPC8640處理器作為系統(tǒng)的RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)，主要完成以下幾項(xiàng)
工作(1)系統(tǒng)配置管理。系統(tǒng)上電初始化時(shí)，可以由CPU完成系統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和遍歷標(biāo)識(shí)等功能，完成系統(tǒng)的上電初始化配置。工作中，可以對(duì)RapidIO端節(jié)點(diǎn)的工作模式、工作速率、路由配置表等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線重配置；比如，當(dāng)檢測(cè)到RapidIO某一鏈路負(fù)載過重時(shí)， 可以實(shí)時(shí)配置交換網(wǎng)絡(luò)路由配置表來實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)流量均衡調(diào)節(jié)。(2)系統(tǒng)監(jiān)控管理。系統(tǒng)工作中，由CPU完成對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和RapidiO端節(jié)點(diǎn)的在線監(jiān)控控制。當(dāng)CPU檢測(cè)到RapidIO端節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，可以由CPU控制對(duì)任務(wù)進(jìn)行遷移，并通知相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的容錯(cuò)、重構(gòu)、動(dòng)態(tài)流量調(diào)節(jié)等特性。(3)作為RapidIO端節(jié)點(diǎn)，MPC8640處理器具備高速的數(shù)據(jù)處理能力和通信傳輸帶寬，可以完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號(hào)處理任務(wù)。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可成功應(yīng)用于以下項(xiàng)目綜合信號(hào)/信息處理機(jī)；綜合光電和火控系統(tǒng)處理機(jī)；綜合核心處理機(jī)ICP ；綜合射頻演示驗(yàn)證核心處理機(jī)，公用綜合仿真處理系統(tǒng)，機(jī)載計(jì)算機(jī)及高速光纖總線仿真系統(tǒng)等。
權(quán)利要求
1.基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)RapidIO交換芯片，每一個(gè)RapidIO 交換芯片設(shè)置有兩組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和多個(gè)對(duì)外的端節(jié)點(diǎn)，其中一組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用以對(duì)所有的RapidIO交換芯片構(gòu)建星形系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，另一組交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用以對(duì)所有的 RapidIO交換芯片同時(shí)構(gòu)建雙環(huán)形系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在所有的RapidIO交換芯片中的多個(gè)所述端節(jié)點(diǎn)中，設(shè)定其中一個(gè)端節(jié)點(diǎn)為整個(gè)系統(tǒng)的RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)；RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的軟件配置和監(jiān)控管理，具體包括以下幾個(gè)方面(1)系統(tǒng)監(jiān)控管理系統(tǒng)工作中，完成對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和端節(jié)點(diǎn)的在線監(jiān)控控制； 當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)的交換網(wǎng)絡(luò)的某一鏈路負(fù)載過重時(shí)，實(shí)時(shí)配置交換網(wǎng)絡(luò)路由配置表來實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)流量均衡調(diào)節(jié)；當(dāng)檢測(cè)到端節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，對(duì)任務(wù)進(jìn)行遷移，并通知相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，完成系統(tǒng)任務(wù)的重構(gòu)；(2)系統(tǒng)配置管理系統(tǒng)上電初始化時(shí)，完成系統(tǒng)的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和遍歷標(biāo)識(shí)功能，進(jìn)行系統(tǒng)的上電初始化配置；系統(tǒng)工作中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的結(jié)果或管理需要實(shí)施對(duì)各個(gè)端節(jié)點(diǎn)的工作模式、工作速率、路由配置表進(jìn)行實(shí)時(shí)在線配置；(3)具備高速的數(shù)據(jù)處理能力和通信傳輸帶寬，用以完成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于每個(gè) RapidIO交換芯片均連接配置有一個(gè)I2C PROM存儲(chǔ)器，用以實(shí)現(xiàn)RapidIO交換芯片的自主上電初始化配置和存儲(chǔ)交換芯片的配置信息，配置信息包括工作模式、工作速率和查找表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)采用MPC8640處理器。
全文摘要
本發(fā)明針對(duì)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的Serial RapidIO高速通信需求，提供一種基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以滿足RapidIO的互連通信需求，有效提高系統(tǒng)性能和容錯(cuò)能力。該基于RapidIO協(xié)議包交換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括多個(gè)RapidIO交換芯片，對(duì)所有的RapidIO交換芯片既構(gòu)建星形系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)也構(gòu)建雙環(huán)形系統(tǒng)互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在所有的RapidIO交換芯片中的多個(gè)所述端節(jié)點(diǎn)中，設(shè)定其中一個(gè)端節(jié)點(diǎn)為整個(gè)系統(tǒng)的RapidIO主管理節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)簡單、軟件配置靈活，性能可靠，支持重構(gòu)、容錯(cuò)、動(dòng)態(tài)流量可調(diào)節(jié)、規(guī)?？膳渲?。
文檔編號(hào)H04L29/06GK102387084SQ20111038776
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者趙小冬, 鄧豹, 高毅 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所