CN101321038B - Hdlc控制器及hdlc控制器上报中断的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高级数据链路控制HDLC控制器及HDLC控制器上报中断的方法。所述HDLC控制器在接收方向包括：接收方向上的高级数据链路控制单元RHDLC、第一接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO1、第二接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO2、接收检帧单元和接收逻辑；在发送方向包括：发送方向上的高级数据链路控制单元THDLC、发送方向上的先入先出缓冲存储器TFIFO、发送检帧单元和发送逻辑。利用本发明所提供的技术方案，能够优化HDLC控制器向中央处理单元CPU上报中断的次数和频率，提高设备处理性能。

Description

HDLC控制器及HDLC控制器上报中断的方法 

技术领域

本发明涉及数据通信技术，尤其涉及一种高级数据链路控制(HDLC，High Level Data Link Control)控制器及HDLC控制器上报中断的方法。 

背景技术

目前，E1接口作为一种2M串行接入方式在数据通信系统中得到了广泛应用，一般路由器等通信设备上都支持E1接口。按照是否支持通道化，E1接口分为CE1和E1-F。图1示出了E1-F接口电路示意图，包括：HDLC控制器和成帧器(Framer)，Framer与电缆相连，HDLC控制器和Framer之间通过时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)接口对接。其中，Framer为外置芯片，而HDLC控制器既可以由系统主CPU集成，也可以外接在CPU上。 

图2示出了HDLC控制器集成在CPU上的结构示意图，CPU内部集成HDLC控制器，并提供TDM接口与Framer芯片对接。但是，这种方式需要CPU提供可用的HDLC控制器资源和TDM接口，这对于成本压力越来越大的中低端通信设备来说，无疑是很大的限制。 

图3示出了HDLC控制器外置的结构示意图，CPU通过本地总线(Localbus)外接HDLC控制器与Framer芯片互通。由于Local bus是一般CPU都具有的总线资源，因此这种方式不受CPU是否内置HDLC控制器资源的限制。其中，HDLC控制器主要包括：接收方向上的HDLC单元(RHDLC)、发送方向上的HDLC单元(THDLC)、接收方向上的先入先出缓冲存储器(RFIFO)和发送方向上的先入先出缓冲存储器(TFIFO)，RFIFO和TFIFO的深度均固定为32B。在接收方向上，线路侧的数据通过Framer芯片解码后通过TDM接口传送到RHDLC，RHDLC将数据送入RFIFO，只要RFIFO中有数据，逻辑就上报中断到CPU，通知Local bus来读取数据；在发送方向上，CPU将要发送的数据通过Local bus写入TFIFO，只要TFIFO中有数据，逻辑就启动THDLC发送数据，当TFIFO为空时，逻辑上报中断到CPU，通知Local bus继续进行后续数据发送。

由以上描述可见，图3所示外接HDLC控制器是通过中断与CPU交互，从而触发Local bus操作的，中断的产生与RFIFO/TFIFO的状态有关。由于RFIFO/TFIFO的深度只有32B，因此当有长数据帧收发时，HDLC控制器就会产生大量的收发中断不断触发CPU的Local bus操作，从而占用大量的Local bus带宽以及CPU的时间片，这样不仅给Local bus的带宽性能带来很大挑战，同时也会造成CPU占有率饱和，从而影响到整个通信设备的性能。甚至当业务繁忙时，会因为RFIFO/TFIFO的深度较小而产生数据包丢失。另外，当设备上同时有其它业务需要处理时，如果HDLC控制器产生的中断过多，也会造成CPU对其它业务处理的延迟。 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种HDLC控制器及HDLC控制器上报中断的方法，优化HDLC控制器上报中断的频率和次数，提升设备处理性能。 

为达到上述目的，本发明提供的技术方案如下： 

一种高级数据链路控制HDLC控制器，在接收方向上包括：第一接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO1、第二接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO2、接收检帧单元、接收方向上的高级数据链路控制单元RHDLC和接收逻辑，所述RFIFO2的深度大于RFIFO1的深度，其中， 

RHDLC，用于接收成帧器Framer发来的数据，对收到的数据进行解帧处理打上帧头、帧尾，并送入RFIFO2； 

RFIFO2，用于存储RHDLC发来的数据，并在接收逻辑的控制下将数据传送给RFIFO1； 

接收检帧单元，位于RFIFO1和RFIFO2之间，用于在RFIFO2向RFIFO1传送数据的过程中检测数据帧，在检测到帧尾时向接收逻辑发送帧尾通知； 

接收逻辑，用于在接收到帧尾通知后，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向中央处理单元CPU上报帧接收结束RME中断，通知CPU用本地总线Local bus来读取RFIFO1中的数据；在RFIFO1满时，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向CPU上报RFIFO1满RPF中断，通知CPU用Local bus来读取RFIFO1中的数据；在收到CPU在数据读取完毕后写入的读取确认RMC标识后，触发RFIFO2向RFIFO1继续传递数据。 

所述RFIFO1和RFIFO2的深度根据实际业务的数据包长确定。 

在发送方向上，所述HDLC控制器进一步包括：发送方向上的先入先出缓冲存储器TFIFO、发送检帧单元、发送方向上的高级数据链路控制单元THDLC和发送逻辑，其中， 

TFIFO，用于存储CPU写入的数据； 

发送检帧单元，位于TFIFO和THDLC之间，用于在THDLC发送TFIFO中数据的过程中，通过检测数据帧帧尾确定从TFIFO中发送出去的数据帧个数； 

发送逻辑，用于在收到来自CPU的发送请求标识后，判断已使用的TFIFO长度TFIFO_USED是否小于设置的低水标TFIFO_DOWN，在TFIFO_USED小于TFIFO_DOWN时向CPU返回发送确认INT_TX中断，通知CPU向TFIFO中写入数据；并且，通过计算CPU写入的发送结束XME标识个数与发送检帧单元检测到的已发送数据帧个数之差确定TFIFO中的数据帧个数，在TFIFO内有一帧或一帧以上的数据时，或者在TFIFO_USED超过设置的高水标TFIFO_UP时，触发THDLC发送TFIFO中的数据；其中，所述XME标识为CPU在向TFIFO中写完一帧数据时发送的标识。 

所述TFIFO的深度、TFIFO的高低水标TFIFO_DOWN和TFIFO_UP根据实际业务的数据包长确定。 

所述HDLC控制器通过Local bus与CPU连接。 

一种高级数据链路控制HDLC控制器上报中断的方法，在HDLC控制器内设置第一接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO1和第二接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO2，且RFIFO2的深度大于RFIFO1的深度， 该方法包括： 

在接收方向上，HDLC控制器收到来自成帧器Framer的数据后，对收到的数据进行解帧处理打上帧头、帧尾送入RFIFO2，并将RFIFO2中存储的数据传到RFIFO1，当一个数据帧传送完毕时，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向中央处理单元CPU上报帧接收结束RME中断，通知CPU用本地总线Local bus来读取RFIFO1中的数据；当RFIFO1满时，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向CPU上报RFIFO1满RPF中断，通知CPU用Local bus来读取RFIFO1中的数据；并且，在收到CPU在数据读取完毕后写入的RMC标识后，触发RFIFO2向RFIFO1继续传递数据。 

所述RFIFO1和RFIFO2的深度根据实际业务的数据包长确定。 

所述HDLC控制器内还包括发送方向上的先入先出缓冲存储器TFIFO，该方法进一步包括： 

在发送方向上，HDLC控制器收到来自CPU的发送请求标识后，判断已使用的TFIFO长度TFIFO_USED是否小于设置的低水标TFIFO_DOWN，在TFIFO_USED小于TFIFO_DOWN时向CPU返回发送确认INT_TX中断，通知CPU向TFIFO中写入数据；并在TFIFO内有一帧或一帧以上的数据时或者在TFIFO_USED超过设置的高水标TFIFO_UP时，发送TFIFO中的数据。 

所述HDLC控制器通过计算CPU写入的XME标识个数与已发送的数据帧个数之差确定TFIFO中的数据帧个数，其中，所述XME标识为CPU在向TFIFO中写完一帧数据时发送的标识。 

所述TFIFO的深度、TFIFO的高低水标TFIFO_DOWN和TFIFO_UP根据实际业务的数据包长确定。 

由此可见，在接收方向上，采用本发明所提供的一大一小两级接收FIFO结构，既可以通过大的RFIFO2来保证HDLC控制器在接收方向上有足够的数据缓存能力，避免数据包丢失，也可以通过合理设置RFIFO1深度，避免因深度不足而产生过多中断或者因深度太大而造成CPU一次中断处理时间过长，减少中断对其它业务的影响；另外，HDLC控制器在一个数据帧传送完毕或RFIFO1满时才向CPU上报中断，而不是RFIFO中一有数据就向CPU 上报中断，优化了接收方向中断产生的频率和次数，减少了Local bus操作，降低了CPU占有率，提升了设备处理性能。 

进一步地，在发送方向上，也可以通过合理设置TFIFO的深度来避免因深度不足而产生过多中断；并且，高低水标TFIFO_DOWN和TFIFO_UP的灵活设置可以更好地控制发送方向上中断产生的次数和频率；另外，在TFIFO内容TFIFO_USED超过TFIFO_UP，或者在TFIFO中有完整的一帧数据时才启动THDLC发送数据，而不是TFIFO中一有数据就即刻发送，可以避免因CPU业务繁忙只将一帧数据的一部分写入TFIFO就忙于处理其它业务而造成的under run错误。 

附图说明

图1为现有技术中的E1-F接口电路示意图； 

图2为现有技术中HDLC控制器集成在CPU上的结构示意图； 

图3为现有技术中HDLC控制器外置的结构示意图； 

图4为本发明实施例中的HDLC控制器结构示意图； 

图5为图4所示HDLC控制器接收方向的处理流程图； 

图6为图4所示HDLC控制器发送方向的处理流程图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。 

由背景技术描述可见，在图3所示CPU外接HDLC控制器的情况下，HDLC控制器是通过中断与CPU交互的，过多或过频的中断会占用大量的Local bus带宽及CPU的时间片，影响设备的处理性能。考虑到中断的产生与收发FIFO的状态有关，本发明的基本思想是：通过合理配置HDLC控制器收发FIFO的结构和深度，优化中断产生的频率和次数，以减少Local bus操作，降低CPU占有率。 

图4示出了本发明实施例中的HDLC控制器结构示意图。HDLC控制器的接收方向和发送方向相互独立，接收方向包括：RHDLC、RFIFO1、RFIFO2、接收检帧单元和接收逻辑；发送方向包括：THDLC、TFIFO、发送检帧单元和发送逻辑。下面分别对图4所示HDLC控制器接收方向和发送方向的处理过程进行详细说明。 

图5示出了图4所示HDLC控制器接收方向的处理流程图，包括以下步骤： 

步骤501：RHDLC接收到Framer发来的数据后，对数据进行解帧处理打上帧头、帧尾，并送入RFIFO2。 

RFIFO2的深度可根据实际业务的数据包长进行合理设置。较佳地，可将RFIFO2的深度设置得大一些，以保证RFIFO2有足够的深度来容纳数据包，避免因RFIFO2太小而造成的数据包丢失。本实施例中，将RFIFO2的深度设置为6K。 

步骤502：只要RFIFO2中有数据，接收逻辑就控制RFIFO2向RFIFO1传递。 

RFIFO1的深度要比RFIFO2的深度小，可根据实际业务的数据包长进行合理设置，不宜过小，也不宜过大。过小则会产生像现有技术中那样的深度不足问题，在接收长数据帧时产生过多的中断；过大则会造成CPU的一次中断处理时间过长，影响CPU对其它业务的响应。本实施例中，将RFIFO1的深度设置为512B。 

步骤503：接收检帧单元位于RFIFO2和RFIFO1之间，用于在RFIFO2向RFIFO1传送数据的过程中检测数据帧。当接收的数据帧的帧长小于RFIFO1的深度时，RFIFO2会将该数据帧一次性传输到RFIFO1中；在该帧传输完毕时，接收检帧单元就会检测到一个数据帧帧尾，此时接收检帧单元向接收逻辑发送帧尾通知；接收逻辑收到帧尾通知后，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，并向CPU上报帧接收结束中断(下称RME中断)，通知CPU用Local bus来读取RFIFO1中的数据。 

当接收的数据帧的帧长大于RFIFO1的深度时，在RFIFO2向RFIFO1传送数据的过程中，可能会遇到若干次RFIFO1满的情况。每当RFIFO1满时，接收逻辑就停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，并向CPU上报RFIFO1满中断(下称RPF中断)，通知CPU用Local bus来读取RFIFO1中的数据。在该长数据帧的最后一部分传入RFIFO1时，接收检测单元会检测到一个数据帧帧尾，随即向接收逻辑发送帧尾通知；接收逻辑收到帧尾通知后，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，并向CPU上报RME中断，通知CPU用Local bus来读取RFIFO1中的数据。 

步骤504：CPU收到HDLC控制器发来的RME中断或RPF中断后，触发Local bus从RFIFO1读取数据，并在数据读取完毕后向HDLC控制器写入读取确认标识(下称RMC标识)。 

步骤505：接收逻辑收到CPU写入的RMC标识后，触发RFIFO2向RFIFO1继续传递数据，返回执行步骤502。 

采用图4所示的两级接收FIFO结构以及图5所示的中断上报方式，能够达到以下有益效果： 

一、RFIFO1深度的合理设置，可以解决现有技术中RFIFO深度不足的问题，避免在接收长数据帧时产生过多的中断；并且，也不会使CPU一次中断处理时间过长，以免对CPU处理其它业务产生影响。 

二、RFIFO2的设置可以保证HDLC控制器在接收方向上有足够的数据缓存能力，避免数据包丢失。 

三、在一个数据帧传送完毕或RFIFO1满时向CPU上报中断的方式，优化了接收方向中断产生的频率和次数，减少了Local bus操作，降低了CPU占有率，提升了设备处理性能。 

图6示出了图4所示HDLC控制器发送方向的处理流程图，包括以下步骤： 

步骤601：当CPU有数据帧需要向HDLC控制器发送时，CPU首先向HDLC控制器写入一个发送请求标识(下称XF标识)，用以确认TFIFO空 间是否可用。 

步骤602：HDLC控制器的发送逻辑收到CPU写入的XF标识后，判断已使用的TFIFO长度即TFIFO内容TFIFO_USED是否小于预先设置的低水标TFIFO_DOWN，如果小于，则向CPU返回一个发送确认中断(下称INT TX中断)，通知CPU可以向TFIFO中写入数据；否则，不返回INT_TX中断。 

步骤603：CPU收到INT_TX中断后，触发Local bus向TFIFO中写入数据，并在写完一帧数据时，向HDLC控制器写一个发送结束标识(下称XME标识)，表示一帧结束。 

步骤604：发送逻辑统计TFIFO中的数据帧个数，在TFIFO内部有一帧或一帧以上的数据时，触发THDLC发送TFIFO中的数据；并且，发送逻辑判断TFIFO内容TFIFO_USED是否超过预先设置的高水标TFIFO_UP，如果超过，也触发THDLC发送TFIFO中的数据。 

其中，发送检帧单元位于TFIFO和THDLC之间，用于在THDLC发送TFIFO中数据的过程中，通过检测数据帧帧尾确定从TFIFO中发送出去的数据帧个数。发送逻辑通过计算CPU写入的XME标识个数与发送检帧单元检测到的已发送的数据帧个数之差确定TFIFO中的数据帧个数。 

其中，TFIFO的深度、TFIFO的高低水标TFIFO_DOWN和TFIFO_UP都可根据实际业务的数据包长进行合理设置。本实施例中，可将TFIFO的深度设置为2K，以避免因FIFO深度不足而产生过多中断。TFIFO_DOWN和TFIFO_UP的值可相同或不同，它们都是软件可编程的，用户可以根据实际需求进行灵活调整，这样可以更好地控制中断产生的个数和频率以及启动THDLC发送数据的时机。另外，在TFIFO中有完整的一帧数据时才启动THDLC发送数据，而不是TFIFO中一有数据就即刻发送，可以避免因CPU业务繁忙只将一帧数据的一部分写入TFIFO就忙于处理其它业务而造成的under run错误。 

需要说明的是，本发明所提供的HDLC控制器接收方向结构和发送方 向上结构既可以结合使用，也可以分开使用。 

最后需要说明的是，本发明所提供的技术方案不仅适用于E1接口，也适用于其它接口，如T1接口、串口等。 

以上所述对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种高级数据链路控制HDLC控制器，其特征在于，在接收方向上包括：第一接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO1、第二接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO2、接收检帧单元、接收方向上的高级数据链路控制单元RHDLC和接收逻辑，所述RFIFO2的深度大于RFIFO1的深度，其中，

RHDLC，用于接收成帧器Framer发来的数据，对收到的数据进行解帧处理打上帧头、帧尾，并送入RFIFO2；

RFIFO2，用于存储RHDLC发来的数据，并在接收逻辑的控制下将数据传送给RFIFO1；

接收检帧单元，位于RFIFO1和RFIFO2之间，用于在RFIFO2向RFIFO1传送数据的过程中检测数据帧，在检测到帧尾时向接收逻辑发送帧尾通知；

接收逻辑，用于在接收到帧尾通知后，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向中央处理单元CPU上报帧接收结束RME中断，通知CPU用本地总线Local bus来读取RFIFO1中的数据；在RFIFO1满时，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向CPU上报RFIFO1满RPF中断，通知CPU用Local bus来读取RFIFO1中的数据；在收到CPU在数据读取完毕后写入的读取确认RMC标识后，触发RFIFO2向RFIFO1继续传递数据。

2.根据权利要求1所述的HDLC控制器，其特征在于，所述RFIFO1和RFIFO2的深度根据实际业务的数据包长确定。

3.根据权利要求1或2所述的HDLC控制器，其特征在于，在发送方向上，所述HDLC控制器进一步包括：发送方向上的先入先出缓冲存储器TFIFO、发送检帧单元、发送方向上的高级数据链路控制单元THDLC和发送逻辑，其中，

TFIFO，用于存储CPU写入的数据；

发送检帧单元，位于TFIFO和THDLC之间，用于在THDLC发送TFIFO中数据的过程中，通过检测数据帧帧尾确定从TFIFO中发送出去的数据帧个数；

发送逻辑，用于在收到来自CPU的发送请求标识后，判断已使用的TFIFO长度TFIFO_USED是否小于设置的低水标TFIFO_DOWN，在TFIFO_USED小于TFIFO_DOWN时向CPU返回发送确认INT_TX中断，通知CPU向TFIFO中写入数据；并且，通过计算CPU写入的发送结束XME标识个数与发送检帧单元检测到的已发送数据帧个数之差确定TFIFO中的数据帧个数，在TFIFO内有一帧或一帧以上的数据时，或者在TFIFO_USED超过设置的高水标TFIFO_UP时，触发THDLC发送TFIFO中的数据；其中，所述XME标识为CPU在向TFIFO中写完一帧数据时发送的标识。

4.根据权利要求3所述的HDLC控制器，其特征在于，所述TFIFO的深度、TFIFO的高低水标TFIFO_DOWN和TFIFO_UP根据实际业务的数据包长确定。

5.根据权利要求1所述的HDLC控制器，其特征在于，所述HDLC控制器通过Local bus与CPU连接。

6.一种高级数据链路控制HDLC控制器上报中断的方法，其特征在于，在HDLC控制器内设置第一接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO1和第二接收方向上的先入先出缓冲存储器RFIFO2，且RFIFO2的深度大于RFIFO1的深度，该方法包括：

在接收方向上，HDLC控制器收到来自成帧器Framer的数据后，对收到的数据进行解帧处理打上帧头、帧尾送入RFIFO2，并将RFIFO2中存储的数据传到RFIFO1，当一个数据帧传送完毕时，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向中央处理单元CPU上报帧接收结束RME中断，通知CPU用本地总线Local bus来读取RFIFO1中的数据；当RFIFO1满时，停止RFIFO2和RFIFO1之间的数据传递，向CPU上报RFIFO1满RPF中断，通知CPU用Local bus来读取RFIFO1中的数据；并且，在收到CPU在数据读取完毕后写入的RMC标识后，触发RFIFO2向RFIFO1继续传递数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述RFIFO1和RFIFO2的深度根据实际业务的数据包长确定。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述HDLC控制器内还包括发送方向上的先入先出缓冲存储器TFIFO，该方法进一步包括：

在发送方向上，HDLC控制器收到来自CPU的发送请求标识后，判断已使用的TFIFO长度TFIFO_USED是否小于设置的低水标TFIFO_DOWN，在TFIFO_USED小于TFIFO_DOWN时向CPU返回发送确认INT_TX中断，通知CPU向TFIFO中写入数据；并在TFIFO内有一帧或一帧以上的数据时或者在TFIFO_USED超过设置的高水标TFIFO_UP时，发送TFIFO中的数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述HDLC控制器通过计算CPU写入的XME标识个数与已发送的数据帧个数之差确定TFIFO中的数据帧个数，其中，所述XME标识为CPU在向TFIFO中写完一帧数据时发送的标识。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述TFIFO的深度、TFIFO的高低水标TFIFO_DOWN和TFIFO_UP根据实际业务的数据包长确定。

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