CN104268106A - 一种用于一体化管理的pcie交换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于一体化管理的PCIE交换装置，连接上位机与多个处理器，包含一个PCIE交换机、一个host模块和多个target模块，通过PCIE总线连接，host模块接收上位机命令后将命令通过PCIE交换机按需要分发给各个target模块启动其命令响应，使各个处理器并行工作。本发明能将整个系统实时地关联起来，实现并行操作，可以大大提高后期工作效率。

Description

一种用于一体化管理的PCIE交换装置

技术领域

本发明属于航空电子系统中的机载计算机领域，特别涉及基于PCIE总线网络结构的多处理器通信技术的装置。

背景技术

随着新一代航空电子系统对机载计算机机箱功能的要求越来越高，机箱复杂度也越来越高，将设计开发、试验验收、固化升级等环节彼此隔离已成为一种趋势，这使得其对机载计算机机箱在功能测试、试验验收、固化升级等方面关于一体性、易操作性提出了新的要求。

原有的设计方法采用的是串行处理方式，强调的是每个单独的模块，整体集成度低，运行效率低。并且功能测试、试验验收、固化升级等工作是建立在对机箱设计有一定了解的基础上的，不利于各个工作环节的分离。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种用于一体化管理的PCIE交换装置，利用PCIE总线网络结构共享内存的特性，可将主处理器中获取的主机指令实时的发给其他模块，达到机箱中各个模块并行运行的目的，同时各个模块也能将运行结果通过PCIE总线通知主处理器模块，上位机采用人机界面的方式，使得用户通过主机直观、实时地观察整个机箱中所有模块的运行情况。这样在功能测试、试验验收、固化升级等工作环节中，机箱就像是一个黑盒子一样，工作者不必了解具体设计，只需简单的操作即可完成工作。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种用于一体化管理的PCIE交换装置，连接上位机与多个处理器，包含通过PCIE总线连接的一个PCIE交换机、一个host模块和多个target模块，host模块接收上位机指令后将指令通过PCIE交换机按需要分发给各个target模块启动其指令响应，使各个处理器并行工作。

依据上述特征，所述host模块包括socket通信模块、指令判别模块、指令发布与结果获取模块以及指令执行模块；

所述socket通信模块用于接收上位机指令并将指令执行结果通知上位机；

所述指令判别模块用于判断接收的指令是否为正确的socket指令帧，如是则判断该指令是host模块的指令还是target模块的指令，从而选择是由指令执行模块运行执行指令还是将指令发布给target模块；

指令执行模块用于根据指令判别模块的判断激活命令处理任务，完成指令处理；

所述指令发布与结果获取模块用于通过PCIE总线发布指令给target模块并从target模块获取结果。

依据上述特征，所述target模块上部分内存被设为可供host模块通过PCIE总线访问的共享内存，所述共享内存包含命令接收段、参数接收段、结果返回段，所述host模块通过命令接收段、参数接收段将指令和参数传给target模块，所述target模块也通过命令接收段、参数接收段来读取指令和参数，指令的返回值将通过结果返回段供host模块读取。

依据上述特征，所述Target模块包含主任务模块和多个子任务模块；

所述主任务模块用于周期判断所述命令接收段中的内容，从而决定是否启动以及执行什么指令，当主任务模块判断到有需要执行的指令时，触发相应的子任务模块；

子任务模块根据主任务模块的控制，执行相应操作，并将执行的结果写入结果返回段供host模块通过PCIE总线读取。

与现有技术相比，本发明利用PCIE总线网络，能将整个机箱实时地关联起来，实现并行操作，可在一定程度上提高后期固化升级、试验验收、产品测试等环节的工作效率。本发明极大的丰富了用户对于航空电子系统机载计算机机箱固化升级、试验验收、产品测试等环节的方法。同时该专利的应用独立于硬件平台，适用范围广，具有显著的市场前景和经济效益。

附图说明

图1为本发明一种用于一体化管理的PCIE交换装置的结构示意图；

图2为本发明中host模块的运行流程图；

图3为本发明中target模块的运行流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

图1给出了本发明一种用于一体化管理的PCIE交换装置的结构示意图，机箱设备内部各个模块之间通过PCIE交换装置进行并行操作。PCIE交换装置包含一个PCIE交换机、一个host模块和多个target模块，PCIE交换机提供交换服务，通过PCIE总线连接host模块和target模块构成一个网络使得host模块能访问到target模块的共享内存，这为host模块向target模块传输指令提供了通道。主机控制端与交换机端的host模块通过以太网传输命令，作为host模块可将命令通过PCIE交换机按需要分发给各个target模块的共享内存，启动其命令响应，实现各个处理器的并行工作。

在PCIE网络中，host模块扮演了承上启下的重要角色，它需要在接收上位机指令后判断是启动自己的执行函数还是将指令发布给其他target模块。所以，在host模块中运行的程序共包括socket通信模块、指令判别模块、指令发布与结果获取模块以及指令执行模块。其中指令判别模块、指令发布与结果获取模块以及指令执行模块都将在成功接收到socket指令之后运行，其软件构架图如图2所示，正常情况指令判别模块、指令发布与结果获取模块以及指令执行模块都处于pend状态，当指令判别模块接收到指令后处于激活状态，接收函数判断是否为正确的socket指令帧，如果是则判断该指令是host模块的指令还是其他target模块的指令，从而选择是自己运行执行程序还是将指令发布给target模块，释放信号量重新进入pend状态并启动指令执行模块。指令执行模块接收到指令后进入激活状态，执行指令任务，待指令完成后，释放信号量重新进入pend状态。指令发布与结果获取模块将需要target模块执行的指令发布给target模块并从target模块获取结果。socket通信模块完成与上位机之间的通信。

Host模块与target模块通信的前提是定义好PCIE共享内存的位置信息，即命令接收段、参数接收段、结果返回段等。Host模块就是通过命令接收段、参数接收段将指令和参数传给target模块的，target模块也是通过读取命令接收段的值来决定是否启动以及执行什么指令的，指令的返回值将通过结果返回段供host模块读取。

Target端运行的程序大致分为主任务模块和子任务模块，主任务模块与各子任务模块之间的交互关系如图3所示，主任务模块正常处于ready状态，主要任务是周期判断命令接收段的内容，从而决定是否启动以及执行什么指令。当主任务模块判断到有需要执行的指令时，它将释放相应信号量，触发相应子任务模块。各子任务模块正常处于pend状态，等待主任务模块释放信号量，执行相应操作，并将执行的结果写到结果返回段供host模块读取。为保证指令实时的得到执行，各种处理任务的优先级应高于主任务。

这样，几个模块就通过PCIE网络协调成一个整体，上位机用户端不需要了解机箱内部是如何通信的，只将其看着一个黑盒子来操作即可。

以固化二进制文件为例，传统的固化方法是将各个模块的网口、串口分别接到主机端，然后先后运行指令进行固化。本发明设计的方法是将host模块的网口与主机相连，启动机箱的固化加载模式，操作者通过可视化界面进行控制，将二进制文件传输到各个target模块的共享内存后，发布启动烧写指令，实现各个模块的并行烧写。

综上所述，本发明设计了一种用于一体化管理的PCIE交换装置，实现了机箱内各设备的实时并行操作，可在一定程度上提高后期固化升级、试验验收、产品测试等环节的工作效率。该设计方法极大的丰富了用户对于航空电子系统机载计算机机箱固化升级、试验验收、产品测试等环节的方法。同时该发明的应用独立于硬件平台，适用范围广，具有显著的市场前景和经济效益。

Claims (4)

1.一种用于一体化管理的PCIE交换装置，连接上位机与多个处理器，包含通过PCIE总线连接的一个PCIE交换机、一个host模块和多个target模块，其特征在于host模块接收上位机指令后将指令通过PCIE交换机按需要分发给各个target模块启动其指令响应，使各个处理器并行工作。

2.根据权利要求1所述的一种用于一体化管理的PCIE交换装置，其特征在于所述host模块包括socket通信模块、指令判别模块、指令发布与结果获取模块以及指令执行模块；

所述socket通信模块用于接收上位机指令并将指令执行结果通知上位机；

所述指令判别模块用于判断接收的指令是否为正确的socket指令帧，如是则判断该指令是host模块的指令还是target模块的指令，从而选择是由指令执行模块运行执行指令还是将指令发布给target模块；

指令执行模块用于根据指令判别模块的判断激活命令处理任务，完成指令处理；

所述指令发布与结果获取模块用于通过PCIE总线发布指令给target模块并从target模块获取结果。

3.根据权利要求1所述的一种用于一体化管理的PCIE交换装置，其特征在于所述target模块上部分内存被设为可供host模块通过PCIE总线访问的共享内存，所述共享内存包含命令接收段、参数接收段、结果返回段，所述host模块通过命令接收段、参数接收段将指令和参数传给target模块，所述target模块也通过命令接收段、参数接收段来读取指令和参数，指令的返回值将通过结果返回段供host模块读取。

4.根据权利要求3所述的一种用于一体化管理的PCIE交换装置，其特征在于所述Target模块包含主任务模块和多个子任务模块；

所述主任务模块用于周期判断所述命令接收段中的内容，从而决定是否启动以及执行什么指令，当主任务模块判断到有需要执行的指令时，触发相应的子任务模块；

子任务模块根据主任务模块的控制，执行相应操作，并将执行的结果写入结果返回段供host模块通过PCIE总线读取。