CN116405389B - 一种RapidIO网络的通信控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种RapidIO网络的通信控制方法，其包括初始化主控单元和各个节点单元的节点状态记录表，在各个交换单元上配置故障隔离模块；初始化RapidIO网络，获得每个节点单元的状态并在主控单元的节点状态记录表中记录每个节点单元的状态；广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表；控制各个节点单元传输数据并监控节点单元；按照预设的周期查询各个节点单元的端口，获得每个节点单元的状态，判断各个节点单元的状态是否发生变化；广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表。本申请的优点在于：有效避免网络拥塞，及时将节点设备状态变更同步至整个网络；无需额外硬件，对网络拓扑设计无限制，通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信领域，具体而言，涉及一种RapidIO网络的通信控制方法。
背景技术
随着物联网、边缘计算、高性能嵌入式系统等技术的不断发展，芯片间及板间互连对于带宽、成本、灵活性、可靠性的要求也随之提升，但传统的互连方式并不能满足新的要求。在高性能嵌入式通信系统中，基于数据包交换的互连体系RapidIO协议具有高带宽、低时延、高可靠性、高灵活性等优势，在嵌入式通信中具有天然优势，是嵌入式互联技术中的最优选。
实际应用时，RapidIO网络的机构通常会很复杂，不仅交换设备和处理设备数量众多，甚至可能包含有不同协议类型的设备，通过桥接芯片或者FPGA处理单元接入RapidIO网络。这就对网络中设备的时序和协同控制提出了比较高的要求，数据发送方如果在RapidIO网络配置完成前即开始发送，会导致网络直接陷入不可预测的故障状态，比如：链路已建链但路由尚未部署完成，可能造成与数据发送方接入端口相关联的一整条路由链路出现反压，继而引发网络拥塞以及系统瘫痪。对应地，RapidIO网络运行过程中，如果不对设备掉线、端口异常等链路关键故障进行及时响应，也同样会出现上述网络拥塞、瘫痪的情况。
在现有技术中，针对RapidIO网络在初始阶段和在运行过程中由于各种原因所导致的网络拥塞并没有特别理想的控制方法，现有的控制方法包括：（1）通过预置网络启动时延或人工参与控制，这种方法的缺点在于：自动化程度有限，灵活性不高；（2）通过引入额外的控制平面进行设备间时序和状态的协同，这种方法发的缺点在于：数据发送侧需要相应的设计故障检测和数据调度逻辑，造成网络整体复杂度和成本开销升高；(3)对网络故障应对采取发生后介入的方式，这种方法的缺点在于：在RapidIO网络的高速传输和协议设计使得这种方案难以确保实时介入，因此那以保证避免拥塞的发生。
本领域需要提供一种RapidIO网络的通信控制方法，其能够克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明提供了一种RapidIO网络的通信控制方法，其能够解决现有技术存在的问题。本发明的目的通过以下技术方案得以实现。
本发明的一个实施方式提供了一种RapidIO网络的通信控制方法，用于同步嵌入式系统的各个节点单元的状态和管理嵌入式系统内的通信拥塞，其包括多个步骤：
步骤1：初始化主控单元和各个节点单元的节点状态记录表，在各个交换单元上配置故障隔离模块；
步骤2：初始化RapidIO网络，获得每个节点单元的状态并在主控单元的节点状态记录表中记录每个节点单元的状态；
步骤3：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表；
步骤4：控制各个节点单元传输数据并监控节点单元；
步骤5：按照预设的周期查询各个节点单元的端口，获得每个节点单元的状态，判断各个节点单元的状态是否发生变化，若“是”，执行步骤6；若“否”，再次执行步骤4；以及
步骤6：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中初始化RapidIO网络包括通过枚举算法来获得RapidIO网络的拓扑结构并为节点单元分配ID。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中节点状态记录表用于记录各个节点单元的状态，节点单元的状态包括在线和离线两种状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中初始化的主控单元的节点状态记录表是指将主控单元的节点状态记录表中记录的各个节点单元的状态均设为离线状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中初始化的各个节点单元的节点状态记录表是指将各个节点单元的节点状态记录表中记录的自身之外各个节点单元的状态均设为离线状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中故障隔离模块能够监听交换单元上用于连接各个节点单元的接口并判断节点单元是否发生故障。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中步骤4：控制各个节点单元进行传输数据并监控节点单元包括下列步骤：
步骤41：根据本地的节点状态记录表在在线节点单元之间建立连接；
步骤42：在建立连接的节点单元之间传输数据；
步骤43：通过故障隔离模块监控与接收传输数据的节点单元是否发生异常，若“是”，执行步骤44；若“否”，执行步骤5；以及
步骤44：当发生异常的节点单元的节点状态记录表中的该节点单元的状态的设为离线并触发交换单元的自动丢包处理，然后执行步骤5。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中步骤6：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表包括下列步骤：
步骤61：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表；以及
步骤62：停止向处于离线状态的节点单元发送数据。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中网络包括主控单元、至少一个交换单元和多个节点单元，节点单元通过交换单元与主控单元连接，每个节点单元均仅与一个交换单元连接，节点单元之间通过至少一个交换单元连接，交换单元通过接口与主控单元和交换单元连接，交换单元之间通过接口连接。
根据本发明实施方式的RapidIO网络的通信控制方法的优点在于：能够有效避免网络拥塞，能及时将节点设备状态变更同步至整个RapidIO网络；无需额外硬件，对网络拓扑设计无限制，通用性强，易于实现、成本低廉且稳定可靠。
附图说明
通过参照以下附图对本发明非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1示出了根据本发明一个实施方式的RapidIO网络的拓扑结构示意图；
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的RapidIO网络的通信控制方法的流程图。
标号和部件名称：101-主控单元，102-交换单元，103-节点单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例说明本发明的具体实施方式，通过本说明书记载的内容，本领域技术人员可以清楚完整地了解本发明的技术方案、解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。
所引用的如“第一”、“第二”、 “该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本发明所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排它的包含；例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或单元并不是限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或单元所固有的其它步骤或单元。本发明所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非仅限定于物理的或者机械的连接，而是还可以包括直接或间接的电气连接。
图1示出了根据本发明一个实施方式的RapidIO网络的拓扑结构示意图。如图1所示，RapidIO网络包括主控单元101、至少一个交换单元102和多个节点单元103，节点单元103通过交换单元102与主控单元101连接，每个节点单元103均仅与一个交换单元102连接，节点单元103之间通过至少一个交换单元102连接，交换单元102通过接口与主控单元101和交换单元102连接，交换单元102之间通过接口（未标示）连接。
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的RapidIO网络的通信控制方法的流程图。RapidIO网络的通信控制方法用于同步嵌入式系统的各个节点单元的状态和管理嵌入式系统内的通信拥塞。如图2所示，RapidIO网络的通信控制方法包括多个步骤：
步骤1：初始化主控单元和各个节点单元的节点状态记录表，在各个交换单元上配置故障隔离模块；
步骤2：初始化RapidIO网络，获得每个节点单元的状态并在主控单元的节点状态记录表中记录每个节点单元的状态；其中，进行枚举操作是指使用枚举算法便利网络拓扑结构中的节点单元
步骤3：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表；
步骤4：控制各个节点单元传输数据并监控节点单元；
步骤5：按照预设的周期查询各个节点单元的端口，获得每个节点单元的状态，判断各个节点单元的状态是否发生变化，若“是”，执行步骤6；若“否”，再次执行步骤4；以及
步骤6：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中初始化RapidIO网络包括通过枚举算法来获得RapidIO网络的拓扑结构并为节点单元分配ID。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中节点状态记录表用于记录各个节点单元的状态，节点单元的状态包括但不限于在线、离线两种状态。在一个实施例中，节点单元的状态还可以包括故障、堵塞等状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中初始化的主控单元的节点状态记录表是指将主控单元的节点状态记录表中记录的各个节点单元的状态均设为离线状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中初始化的各个节点单元的节点状态记录表是指将各个节点单元的节点状态记录表中记录的除当前节点单元自身之外的各个节点单元的状态均设为离线状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中故障隔离模块能够监听交换单元上用于连接各个节点单元的接口并判断节点单元是否发生故障。故障包括但不限于节点单元工作报错、离线或无响应等。当节点单元发生故障时，故障隔离模块判定节点单元离线。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中步骤4：控制各个节点单元进行传输数据并监控节点单元包括下列步骤：
步骤41：根据本地的节点状态记录表在在线节点单元之间建立连接；
步骤42：在建立连接的节点单元之间传输数据；
步骤43：通过故障隔离模块监控与接收传输数据的节点单元是否发生异常，若“是”，执行步骤44；若“否”，执行步骤5；以及
步骤44：当发生异常的节点单元的节点状态记录表中的该节点单元的状态的设为离线并触发交换单元的自动丢包处理，然后执行步骤5；所述自动丢包处理通过主动丢弃发送给故障节点单元的数据包，从而避免数据包堆积所造成的通信链路堵塞。
根据本发明的上述一个实施方式提供的RapidIO网络的通信控制方法，其中步骤6：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表包括下列步骤：
步骤61：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表；以及
步骤62：停止向处于离线状态的节点单元发送数据。
根据本发明实施方式的RapidIO网络的通信控制方法的优点在于：能够有效避免网络拥塞，能及时将节点设备状态变更同步至整个RapidIO网络；无需额外硬件，对网络拓扑设计无限制，通用性强，易于实现、成本低廉且稳定可靠。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
尽管已参考本发明的特定实施例描述并说明了本发明，但这些描述和说明并不是用于限制本发明。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由权利要求限定的本发明的保护范围。归因于制造过程中的变量等等，本发明中的技术再现与实际单元之间可能存在区别。可存在未特定说明的本发明的其它实施例。应将说明书和图示视为说明性的，而非限制性的，可根据本发明的目的和精神做出修改，所有这些修改都在权利要求的保护范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，在不脱离本发明的启示的情况下，可重新组合、细分或排列这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本发明。
Claims (5)
1.一种RapidIO网络的通信控制方法，用于同步嵌入式系统的各个节点单元的状态和管理嵌入式系统内的通信拥塞，其特征在于，其包括多个步骤：
步骤1：初始化主控单元和各个节点单元的节点状态记录表，在各个交换单元上配置故障隔离模块；其中，所述节点状态记录表用于记录各个节点单元的状态，所述节点单元的状态包括在线和离线两种状态，所述初始化主控单元的节点状态记录表是指将主控单元的节点状态记录表中记录的各个节点单元的状态均设为离线状态，所述初始化的各个节点单元的节点状态记录表是指将各个节点单元的节点状态记录表中记录的自身之外各个节点单元的状态均设为离线状态，所述故障隔离模块能够监听所述交换单元上用于连接各个节点单元的接口并判断节点单元是否发生故障；
步骤2：初始化RapidIO网络，获得每个节点单元的状态并在主控单元的节点状态记录表中记录每个节点单元的状态；
步骤3：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表；
步骤4：控制各个节点单元传输数据并监控节点单元；
步骤5：按照预设的周期查询各个节点单元的端口，获得每个节点单元的状态，判断各个节点单元的状态是否发生变化，若是，执行步骤6；若否，再次执行步骤4；以及
步骤6：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表。
2.根据权利要求1所述的RapidIO网络的通信控制方法，其特征在于，所述初始化RapidIO网络包括通过枚举算法来获得RapidIO网络的拓扑结构并为节点单元分配ID。
3.根据权利要求2所述的RapidIO网络的通信控制方法，其特征在于，所述步骤4：控制各个节点单元进行传输数据并监控节点单元包括下列步骤：
步骤41：根据本地的节点状态记录表在在线节点单元之间建立连接；
步骤42：在建立连接的节点单元之间传输数据；
步骤43：通过故障隔离模块监控并判断接收传输数据的节点单元是否发生异常，若是，执行步骤44；若否，执行步骤5；以及
步骤44：将发生异常的节点单元的节点状态记录表中的该节点单元的状态的设为离线，触发交换单元的自动丢包处理，然后执行步骤5。
4.根据权利要求2所述的RapidIO网络的通信控制方法，其特征在于，所述步骤6：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表包括下列步骤：
步骤61：广播节点单元的状态并更新各个节点单元的节点状态记录表；以及
步骤62：停止向处于离线状态的节点单元发送数据。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的RapidIO网络的通信控制方法，其特征在于，所述RapidIO网络包括主控单元、至少一个交换单元和多个节点单元，所述节点单元通过所述交换单元与所述主控单元连接，每个节点单元均仅与一个所述交换单元连接，节点单元之间通过至少一个交换单元连接，所述交换单元通过接口与所述主控单元和所述交换单元连接，所述交换单元之间通过接口连接。
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