CN101217478A - 一种单点对多点通讯的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单点对多点通讯的系统，包括具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡，所述具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡通过一个串口通信，所述具有多个从处理器的板卡还包括与所述串口相连的连接单元，用于通过令牌实现所述主处理器和所述从处理器之间的互通。本发明公开了一种单点对多点通讯的方法。本发明中主板处理器通过一个串口与智能接口板上多个处理器串口互通，不需要增加其他控制信号。

Description

一种单点对多点通讯的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种单点对多点通讯的方法及系统。

背景技术

路由器和以太网交换机在因特网中承担着IP数据包的转发和传输路径选择等功能。传统的中低端路由器和交换机的主要功能是汇集和业务管理，一般处于网络的边缘位置。中低端的路由器和交换机一方面可以满足一般网络设备的中低端性能要求，另外一方面也具有较好的价格成本优势。但是传统的中低端路由器依靠单一的处理器进行处理，传统的中低端以太网交换机依靠内部功能简单的专用芯片实现以太网业务的处理。在面对丰富的业务特性的要求情况下，如IPSec、IPS、语音和无线等，这些简单的设备很难满足业务需求。

为满足日益增长的业务需求，可以对原有的集中式路由器或交换机进行改进，在设备中留出插板的接口，把满足不同业务需求的各种智能接口单板集成到中低端路由器和交换机设备中来实现更多功能，使得集成之后的系统既可以实现传统路由器或交换机的功能，又可以由智能接口板独立实现其它功能。这种开放式的架构可以通过智能接口板集成多样的硬件平台，从而运行第三方的各种业务软件，并通过灵活、开放的数据接口和控制接口使得接口板和主控板之间完成控制报文和数据报文的交换。

集成了智能接口板的交换机/路由器的系统如图1所示，智能接口板作为一个独立的处理器和路由器或者是交换机的主机相连，单板和主机之间的信号主要包括以太网口(用于数据平面的数据传输)、串行接口(用于控制平面的数据传输，串行通信是将数据和控制信息按照一位接一位传送下去进行通讯的方法；串行通讯规范应用于数据通讯设备中，如RS232等)、智能接口板的硬复位信号、插稳信号、电源信号(包括电源、电源使能控制信号和电源上电状态信号)等控制信号和其它预留的一些接口信号。

OAA(Open Application Architecture，开放应用架构)可以在传统的路由器、以太网交换机设备中集成独立的智能业务接口板或者是智能业务部件。通过这种架构可以提高传统数据通讯设备提供多业务处理的能力。一般的OAA架构在系统和智能业务部件之间通过以太网接口传递数据和状态信息，通过串行接口传递管理控制信息等)的智能接口板上，通常只有一个处理器。这个处理器通过串口与以太网交换机或者路由器的主板传递带外状态信息。

如果智能接口板上有两个处理器，如图2所示，也可能更多个处理器，那么只能使用一个处理器，比如处理器1，来与以太网交换机/路由器主板传递带外信息。而主板处理器给智能接口板上其他处理器的信息，也只能通过处理器1将这些信息转发。一旦处理器1不正常工作，那么主板上处理器与智能接口板上其他处理器的信息交互路径也被隔断。

发明内容

本发明提供了一种单点对多点通讯的方法及系统，实现了主板上处理器通过一个串行接口和多个不同处理器的串行接口互通。

本发明提供了一种单点对多点通讯的系统，包括具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡，所述具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡通过一个串口通信，所述具有多个从处理器的板卡还包括与所述串口相连的连接单元，用于通过令牌实现所述主处理器和所述从处理器之间的互通。

其中，所述主处理器具体包括：

令牌获取单元，用于在系统初始化时获取令牌；或从来自从处理器返回的报文中获取令牌；

报文发送单元，用于将携带令牌的报文发送给目标从处理器，所述报文中还可包括所述主处理器的发送数据；

报文接收单元，用于接收所述目标从处理器发送的携带交回的令牌的报文，所述报文中还可包括所述目标从处理器的发送数据。

其中，所述主处理器还包括：

超时恢复单元，用于检测所述目标从处理器超过预设时间没有返回报文，或超过预设时间的次数超出预设次数，则判断所述从处理器出现故障，将所述令牌发送给其他从处理器。

其中，所述超时恢复单元，还用于确定所述从处理器出现故障后，停止向所述从处理器发送数据，并设置对应的故障标志位；

所述主处理器还包括判断单元，用于报文发送单元发送数据前根据所述故障标志位判断所述从处理器是否出现故障，如出现故障，则不向所述从处理器发送报文。

其中，所述从处理器具体包括：

报文接收单元，用于根据主处理器广播的报文确定本身为目标从处理器，并从所述报文中获取令牌；

报文发送单元，用于将携带令牌的报文返回给主处理器，所述报文中还可包括所述从处理器的发送数据。

本发明还提供了一种单点对多点通讯的方法，应用于包括具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡的系统，所述具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡通过一个串口通信，所述方法包括以下步骤：

主处理器的携带令牌的报文通过所述串口广播到所述多个从处理器；

目标从处理器携带令牌的报文通过所述串口发送到所述主处理器。

其中，所述主处理器的携带令牌的报文通过所述串口广播到所述多个从处理器具体包括：

在系统初始化时获取令牌，或从来自从处理器返回的报文中获取令牌；

所述主处理器将携带令牌的报文通过串口发送给目标从处理器，所述报文中还可包括所述主处理器的发送数据。

其中，所述目标从处理器携带令牌的报文通过所述串口发送到所述主处理器具体包括：

从处理器接收主处理器广播的报文，根据所述报文确定本身为目标从处理器，并从所述报文中获取令牌；

所述目标从处理器将携带令牌的报文返回给所述主处理器，所述报文中还可包括所述从处理器的发送数据。

其中，所述目标从处理器携带令牌的报文通过所述串口发送到所述主处理器之前还包括：

检测所述目标从处理器超过预设时间没有返回报文，或超过预设时间的次数超出预设次数，则判断所述从处理器出现故障，将所述令牌发送给其他从处理器。

其中，所述判断所述从处理器出现故障之后还包括：

确定所述从处理器出现故障后，停止向所述从处理器发送数据，并设置对应的故障标志位。

其中，所述主处理器的携带令牌的报文通过所述串口广播到所述多个从处理器之前还包括：

根据所述故障标志位判断所述从处理器是否出现故障，如出现故障，则不向所述从处理器发送报文。

本发明中，主板处理器通过一个串口与智能接口板上多个处理器串口互通；不需要增加其他控制信号。

附图说明

图1是现有技术中集成了智能接口板的交换机/路由器的系统结构图；

图2是现有技术中智能接口板上有两个处理器架构图；

图3是本发明中一种单点对多点通讯的系统结构图；

图4是本发明中连接单元具体结构图；

图5是本发明中主板处理器与智能板处理器之间协议格式图；

图6是本发明中一种简化单点对多点通讯的系统结构图；

图7是本发明中图6的通信过程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种单点对多点通讯的系统，包括具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡，所述具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡通过一个串口通信，其中，具有多个从处理器的板卡还包括与所述串口相连的连接单元，用于通过令牌实现所述主处理器和所述从处理器之间的互通。

所述主处理器具体包括：令牌获取单元，用于在系统初始化时获取令牌；或从来自从处理器返回的报文中获取令牌；报文发送单元，用于将携带令牌的报文发送给目标从处理器，所述报文中还可包括所述主处理器的发送数据；报文接收单元，用于接收所述目标从处理器发送的携带交回的令牌的报文，所述报文中还可包括所述目标从处理器的发送数据。超时恢复单元，用于检测所述目标从处理器超过预设时间没有返回报文，或超过预设时间的次数超出预设次数，则判断所述从处理器出现故障，将所述令牌发送给其他从处理器；所述超时恢复单元，还用于确定所述从处理器出现故障后，停止向所述从处理器发送数据，并设置对应的故障标志位；所述主处理器还包括判断单元，用于报文发送单元发送数据前根据所述故障标志位判断所述从处理器是否出现故障，如出现故障，则不向所述从处理器发送报文。

所述从处理器具体包括：报文接收单元，用于根据主处理器广播的报文确定本身为目标从处理器，并从所述报文中获取令牌；报文发送单元，用于将携带令牌的报文返回给主处理器，所述报文中还可包括所述从处理器的发送数据。

本发明一个实施例如图3所示，包括以太网交换机/路由器主板和智能接口板，以太网交换机/路由器主板包括处理器和多个以太网接口芯片(如ASIC等)，智能接口板包括与主板接口芯片对应的多个以太网接口芯片和多个处理器(例如处理器1系统和处理器2系统)，主板的处理器与智能接口板的多个处理器分别通过各自的以太网接口芯片传输数据和带内状态协议，并且智能接口板中的多个处理器通过板内互连通道通信。另外，在智能接口板上有一个串口互连单元，该串口互连单元分别与主板的处理器、智能接口板的多个处理器连接，实现主板处理器串口与智能接口板上任意一个处理器串口的直接互通，传输带外状态信息。

本实施例中以n个处理器P1、P2、……Pn的串口通过中间的互连单元进行互相通信为例对互连单元进行说明，如图4所示。其中，处理器Px的串口可以是处理器Px本身具有的，也可以是通过其他方法扩展出来的，软件可以控制该串口的收发。互连单元可以由CPLD、FPGA，或者门电路等各种方法实现，但是需要完成图4中逻辑功能，以避免串口在信号互连中的硬件问题。互连单元中，每一个处理器Px的RXDx(接收报文)信号是其他处理器Pn-x的TXDn-x(发送报文)信号相与的结果，互连单元同时负责把处理器Px的TXDx信号以广播的方式发送给其他处理器Pn-x的RXDn-x之前的与逻辑。其中Pn-x代表除处理器Px以外，其他n-1个处理器。TXDn-x代表除处理器Px以外，其他n-1个处理器的发送报文，RXDn-x代表除处理器Px以外，其他n-1个处理器的接收报文。

然后，每个Px的处理器通过获取令牌的方式，轮流或者任意顺序的获取发送报文的权利。另外令牌的转换顺序，根据具体应用，可以是顺序转移，也可采用一定的规律。本实施例中选择主板处理器作为主处理器，令牌的分配始终由主板处理器来完成，智能接口板的多个处理器为从处理器，当从处理器发送报文完毕后，将令牌交回主板处理器，并且在主板处理器检测到智能接口板的从处理器发送报文超时时，主板处理器自动重新分配令牌给其他从处理器。具体的实现方法需要彼此间遵守一定的协议，如图5中所示。通过硬件或者软件给每个处理器提供一个ID，给主板处理器一个初始的令牌。整个系统正常后，握有初始令牌的主板处理器按照图5中的协议以8bit为单位发送报文，顺序包括：起始符、发送处理器ID、目的处理器ID、数据1、数据2、数据n、将获取令牌的处理器ID、结束符。智能接口板中的从处理器通过互连单元都可接收到来自主板处理器的报文，并进行处理。

其中，起始符SOF：使用一个专门的8bit数据，约定为起始符；发送处理器ID(源ID)：表示现在的报文是哪个处理器发出的；接收处理器ID(目的ID)：表示现在的报文是发给哪个处理器的；数据1……n：处理器Px要发送的数据，约定最高上限m，即n＜m，则处理器Px不能发送完数据，那么只能在下次取得令牌时，发送其余数据，如果获取令牌的处理器，当时没有数据发送，也可以没有数据1……n；将获取令牌的处理器ID(Token ID)：表示下次可以将令牌传给哪个处理器ID，并约定结束符之前的最后8bit为获取令牌的处理器ID；结束符(EOF)：使用一个专门的8bit数据，约定为结束符。

同时，当前取得令牌的处理器长时间没有发送任何报文，还必须具备超时恢复机制。可以强制该处理器将令牌交给主板处理器，由主板处理器重新发起操作，将令牌分配给当前没有响应的智能接口板的处理器。反复几次，智能接口板的都没有响应，则认为该智能接口板的出现故障，可将令牌直接交给智能接口板的下一个从处理器。优选地，主控板可以通过设置故障指示记录故障处理器，以便用于判断。

本发明实施例中，以智能接口板具有两个处理器为例进行说明，应用框图如图6所示，主板处理器通过串口连接单元分别与处理器1系统和处理器2系统连接，主板处理器的TXD接口以广播方式分别与智能接口板中的处理器1系统的RXD1连接，与处理器2系统的RXD2连接；智能接口板中处理器1系统的TXD1和处理器2系统的TXD2接口通过逻辑与到达主板处理器的RXD。通信过程如图7所示，包括以下步骤：

步骤s701，主板处理器系统初始化后，主板处理器取得令牌；或者接收到来自从处理器返回的报文中获取令牌。

步骤s702，主板处理器通过故障标志位判断智能接口板中的处理器1和2是否都出现故障，如果都出现故障，则主板处理器停止发送报文，如果没有都出现故障，转步骤s703。其中，判断过程例如：通过主板处理器的软件标志位，比如变量V1，如果＝1，则代表处理器1故障，如果＝0，则代表处理器1正常；变量V2，如果＝1，则代表处理器2故障，如果＝0，则代表处理器2正常。

步骤s703，主板处理器判断是否是初始化后第一次发送报文，如果是，则转步骤s705，否则，转步骤s704。

步骤s704，主板处理器判断前一次发送报文是否给处理器1，如果是给处理器1，则转步骤s710，如果给处理器2，转步骤s705。

步骤s705，主板处理器判断处理器1是否出现故障，如果是，则转步骤s710，否则，步骤s706。

步骤s706，主板处理器发送报文时，将令牌通过发送报文转移给处理器1，同时也可以将主板处理器的发送数据通过发送报文发送给处理器1，处理器1取得令牌后，向主板处理器发送报文，通过所述报文将令牌转移给主板处理器，同时也可以将处理器1的待发送数据携带在该报文中发送给主板处理器。

步骤s707，主板处理器判断处理器1发送报文是否超时，如果否，转步骤s701，主板处理器重新取得令牌；如果处理器1发送报文超时，则转步骤s708。

步骤s708，主板处理器判断处理器1是否连续超过阈值，如果否，转步骤s701，主处理器重新取得令牌；否则转步骤s709。

步骤s709，主板处理器确定处理器1出现故障，并设置相应的标志位，表示处理器1出现故障。

步骤s710，主板处理器判断处理器2是否出现故障，如果是，转步骤s705，否则，步骤s711。

步骤s711，主板处理器通过发送报文转移令牌给处理器2，处理器2取得令牌后，向主板处理器发送报文，并通过所述报文将令牌转移给主处理器。

步骤s712，主板处理器判断处理器2发送报文是否超时，如果没有超时，转步骤s701，主板处理器重新取得令牌；否则转步骤s713。

步骤s713，主板处理器判断处理器2是否连续超时n次以上，如果否，转步骤s701，主处理器重新取得令牌；否则转步骤s714。

步骤s714，主板处理器确定处理器2出现故障，并设置相应的标志位，表示处理器2出现故障。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种单点对多点通讯的系统，包括具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡，所述具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡通过一个串口通信，其特征在于，所述具有多个从处理器的板卡还包括与所述串口相连的连接单元，用于通过令牌实现所述主处理器和所述从处理器之间的互通。

2.如权利要求1所述单点对多点通讯的系统，其特征在于，所述主处理器具体包括：

令牌获取单元，用于在系统初始化时获取令牌；或从来自从处理器返回的报文中获取令牌；

报文发送单元，用于将携带令牌的报文发送给目标从处理器，所述报文中还可包括所述主处理器的发送数据；

报文接收单元，用于接收所述目标从处理器发送的携带交回的令牌的报文，所述报文中还可包括所述目标从处理器的发送数据。

3.如权利要求2所述单点对多点通讯的系统，其特征在于，所述主处理器还包括：

超时恢复单元，用于检测所述目标从处理器超过预设时间没有返回报文，或超过预设时间的次数超出预设次数，则判断所述从处理器出现故障，将所述令牌发送给其他从处理器。

4.如权利要求3所述单点对多点通讯的系统，其特征在于，

所述超时恢复单元，还用于确定所述从处理器出现故障后，停止向所述从处理器发送数据，并设置对应的故障标志位；

所述主处理器还包括判断单元，用于报文发送单元发送数据前根据所述故障标志位判断所述从处理器是否出现故障，如出现故障，则不向所述从处理器发送报文。

5.如权利要求1所述单点对多点通讯的系统，其特征在于，所述从处理器具体包括：

报文接收单元，用于根据主处理器广播的报文确定本身为目标从处理器，并从所述报文中获取令牌；

报文发送单元，用于将携带令牌的报文返回给主处理器，所述报文中还可包括所述从处理器的发送数据。

6.一种单点对多点通讯的方法，应用于包括具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡的系统，所述具有主处理器的板卡和具有多个从处理器的板卡通过一个串口通信，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

主处理器的携带令牌的报文通过所述串口广播到所述多个从处理器；

目标从处理器携带令牌的报文通过所述串口发送到所述主处理器。

7.如权利要求6所述单点对多点通讯的方法，其特征在于，所述主处理器的携带令牌的报文通过所述串口广播到所述多个从处理器具体包括：

在系统初始化时获取令牌，或从来自从处理器返回的报文中获取令牌；

所述主处理器将携带令牌的报文通过串口发送给目标从处理器，所述报文中还可包括所述主处理器的发送数据。

8.如权利要求6所述单点对多点通讯的方法，其特征在于，所述目标从处理器携带令牌的报文通过所述串口发送到所述主处理器具体包括：

从处理器接收主处理器广播的报文，根据所述报文确定本身为目标从处理器，并从所述报文中获取令牌；

所述目标从处理器将携带令牌的报文返回给所述主处理器，所述报文中还可包括所述从处理器的发送数据。

9.如权利要求6所述单点对多点通讯的方法，其特征在于，所述目标从处理器携带令牌的报文通过所述串口发送到所述主处理器之前还包括：

检测所述目标从处理器超过预设时间没有返回报文，或超过预设时间的次数超出预设次数，则判断所述从处理器出现故障，将所述令牌发送给其他从处理器。

10.如权利要求9所述单点对多点通讯的方法，其特征在于，所述判断所述从处理器出现故障之后还包括：

确定所述从处理器出现故障后，停止向所述从处理器发送数据，并设置对应的故障标志位。

11.如权利要求10所述单点对多点通讯的方法，其特征在于，所述主处理器的携带令牌的报文通过所述串口广播到所述多个从处理器之前还包括：

根据所述故障标志位判断所述从处理器是否出现故障，如出现故障，则不向所述从处理器发送报文。

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