CN109067650B - 基于srio交换网络的路由自动搜索及配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法，采用深度优先遍历算法对未知SRIO网络中各种器件进行访问，找出网络中所有的节点，例如通用信号处理资源DSP、FPGA、GPP和路由交换芯片SWITCH。本发明可以对未知的SRIO网络进行搜索，找到系统内已经完成SRIO初始化的节点，包括DSP、GPP、FPGA和SWITCH。

Description

基于SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法

技术领域

本发明涉及基于软件无线电系统的串行高速总线(SRIO)交换网络路由自动搜索配置实现方法，尤其涉及对于SRIO交换网络拓扑的自动搜索和SRIO交换网络中节点间最优路径计算及配置。

背景技术

新型软件无线电系统作为一种高度综合化的信号处理系统，为了实现多种波形的综合化，采用开放式体系结构、软件可重构与硬件可配置等先进技术，因此系统内部通用处理资源的数量一般都多达十几个甚至数十个，SRIO网络及端口的巨大、数量多，通信拓扑方式多种多样，SRIO网络配置方面逐渐暴露了一些问题。

1)首先，随着CNI设备软件化、综合化的深入，波形种类的增加，系统内部互联互通的复杂度也同时会呈指数上升，系统内部总线管理功能的需求尤为迫切；

2)其次，面对未知的SRIO拓扑或SRIO网络拓扑发生临时性改变时，固定式网络配置方法已经不能满足软件无线电系统的要求；

3)最后，软件无线电系统硬件设备升级、更新换代之后，需对系统内固定式路由进行重新梳理配置，无法实现系统的通用化，同时也限制了平台管理软件的应用范围。

发明内容

为了解决系统内部总线管理、系统测试、维修等过程中SRIO网络拓扑变化、系统通用化等问题，本发明的发明目的在于提供一种基于SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法，先采用深度优先遍历(Deth First Search,DFS)算法对未知SRIO网络中各种器件进行访问，找出网络中所有的节点，例如通用信号处理资源DSP、FPGA、GPP和路由交换芯片SWITCH。然后再采用迪杰斯特拉算法计算已完成搜索的SRIO网络中两两节点之间的最优路径。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法，在硬件系统上电各个节点完成SRIO设备初始化后，由核心节点加载SRIO网络搜索程序进行SRIO路由搜索，SRIO路由搜索过程如下：

步骤一、核心节点通过维护包读取下一黑盒节点的器件标示寄存器，识别该黑盒节点为何种器件，如果该黑盒节点为实际器件节点执行步骤二，如果该黑盒节点为路由交换节点执行步骤三；

步骤二、检测该实际器件节点是否为已经发现的实际器件节点，如果是已经发现过的实际器件节点，则不分配新的物理地址，仅记录路由信息，返回步骤一；如果是新发现的实际器件节点，则新分配一个新的物理地址，写入实际器件节点的基本器件ID寄存器中，并记录路由信息，返回步骤一；

步骤三、核心节点通过维护包读取路由交换节点的标签寄存器进行识别，如果出现当前通道已搜索到过该路由交换节点，则认为当前通道出现绕圈现象，退出当前通道搜索，返回上一层通道搜索，端口计数值加1，返回步骤一；如果为当前通道未搜索到过该路由交换节点，则更新该路由交换节点的标签寄存器；其中标签寄存器的数值为以高8位填写距离中心节点的跳数、低8位填写发现路由交换芯片的计数值，执行步骤四；

步骤四、读取路由交换节点的接入端口，然后依次遍历路由交换节点的输出端口的连接状态，如果连接状态为正常，则读取输出端口连接的黑盒节点的器件标示寄存器，进入步骤一进行嵌套循环；如果连接状态为异常，则检查下一输出端口的连接状态；

步骤五、当完成所有节点搜索后，SRIO网络搜索程序执行去冗余搜索操作，以保证搜索结果为到核心节点为最短路径。

在SRIO路由搜索完成后，核心节点进行路由配置，包含如下步骤：

步骤六、选择SRIO网络中的两个实际器件节点；

步骤七、将两个实际器件节点的信息以及节点间通信的约束条件作为边界条件输入进运算矩阵中，通过计算得出这两个实际器件节点之间的最优路径；

步骤八、采用SRIO维护包的方式将实际器件节点之间的路径通道信息配置进路由交换节点的寄存器中，完成路由信息的配置，实现系统内两个选定实际器件节点的互联互通；

步骤九、依次选取两个节点重复步骤六、步骤七、步骤八，实现已完成搜索的SRIO网络任意两节点之间的互联互通。

本发明的有益效果在于：

1)可以对未知的SRIO网络进行搜索，找到系统内已经完成SRIO初始化的节点，包括DSP、GPP、FPGA和SWITCH；

2)可以对搜索完成之后的SRIO网络进行自适应的配置，以达到节点之间为两两最优路径，完成系统内动态SRIO路由的配置，实现系统内各节点的SRIO总线的互联互通，与原先的静态路由配置相比，具有更高的灵活性和可拓展性；

3)可以对系统内的SRIO网络实时监控，为综合化信号处理系统的平台管理软件增加了系统内部总线管理功能，可以检测到临时加入SRIO网络的节点并配置相应最优的路由通道，有效地保障了系统内部节点的互联互通，提高了系统通用性和灵活性。

附图说明

图1为维护包的结构示意图。

图2为本发明中SRIO路由搜索的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

下面先给出本实施例中的一些说明。

GPP：通用处理器；

DSP：数字信号处理器；

FPGA：现场可编程门阵列。

实际器件节点：指例如由GPP、DSP、FPGA等芯片执行任务的节点。

SWITCH：路由交换节点。

标签寄存器：设计在路由交换节点中，主要用于识别交换器件。

器件标示寄存器：设计在实际器件节点和路由交换节点中，用于识别该器件的类型，例如SWITCH、DSP、FPGA等。

SRIO状态寄存器和SRIO能力寄存器：将器件所有与SRIO有关的寄存器分为的两大类，SRIO状态寄存器指示器件关于SRIO的一些状态，包括发送、接收数据包的情况，链路连接情况等，SRIO能力寄存器是指器件关于SRIO的一些参数，例如型号、通信速率等。

寄存器：泛指以上所述各寄存器。

维护包：是SRIO协议规定的专用事务类型，能够实时访问控制整个系统中任意端节点和交换机的SRIO状态寄存器(CSR)、SRIO能力寄存器(CAR)和数据结构。维护包的结构包括物理字段、事务类型、传输层字段、ttype、读取大小、源事务类型、跳数、配置偏移量、载荷数据和CRC，如图1所示。维护包格式相比一般事务包增加“跳数(hop)”字段，用来定义系统中交换器件的数量。当端口接收到维护包时，会首先判断“跳数”信息，当跳数为0时，即表明当前即为目标器件；若不为0时，则交换器件将“跳数”字段自动减1后，将维护包根据端口路由表转发出去。这种维护机制使得系统内的任何端设备都可以进行整个交换网络的初始化和监控管理工作，为上层应用提供了技术支撑。

本实施例所示的一种基于SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法，如图2所示，是在硬件系统上电各个节点完成SRIO设备初始化后，由核心节点加载SRIO网络搜索程序进行SRIO路由搜索，SRIO路由搜索过程如下：

步骤一、核心节点通过维护包读取下一黑盒节点的器件标示寄存器，识别该黑盒节点为何种器件，如果该黑盒节点为实际器件节点执行步骤二，如果该黑盒节点为路由交换节点执行步骤三；

步骤二、检测该实际器件节点是否为已经发现的实际器件节点，如果是已经发现过的实际器件节点，则不分配新的物理地址，仅记录路由信息，返回步骤一；如果是新发现的实际器件节点，则新分配一个新的物理地址，写入实际器件节点的基本器件ID寄存器中，并记录路由信息，返回步骤一；

步骤三、核心节点通过维护包读取路由交换节点的标签寄存器进行识别，如果出现当前通道已搜索到过该路由交换节点，则认为当前通道出现绕圈现象，退出当前通道搜索，返回上一层通道搜索，端口计数值加1，返回步骤一；如果为当前通道未搜索到过该路由交换节点，则更新该路由交换节点的标签寄存器；其中标签寄存器的数值为以高8位填写距离中心节点的跳数、低8位填写发现路由交换芯片的计数值，执行步骤四；

步骤四、读取路由交换节点的接入端口，然后依次遍历路由交换节点的输出端口的连接状态，如果连接状态为正常，则读取输出端口连接的黑盒节点的器件标示寄存器，进入步骤一进行嵌套循环；如果连接状态为异常，则检查下一输出端口的连接状态；

步骤五、当完成所有节点搜索后，SRIO网络搜索程序执行去冗余搜索操作，以保证搜索结果为到核心节点为最短路径。

在SRIO交换网络中，对路由交换节点的动态配置和监控管理是实现流量调节、容错重构等性能，确保系统可靠性的关键技术。通常路由交换节点的配置与管理主要包括如下三种方式：

1)硬件初始化配置

交换器件都支持基本的硬件初始化配置，可以通过外部的配置引脚(一般是通过CPLD控制交换芯片的引脚)提供交换芯片工作的基本设置。包括端口的工作模式(1x/2x/4x)、端口工作速率。

需要说明的是：

(1)所有通过硬件引脚的配置都可以通过寄存器进行修改；

(2)硬件引脚的配置只能配置全部端口的统一工作频率，配置每个端口的混合速率设置，只能采用寄存器操作的方式；

(3)如果通过寄存器更改端口工作速率，需要对端口进行复位。

2)通过标准接口实现配置

利用路由交换节点的接口访问和配置器件的全部寄存器，完成对路由交换节点端口工作模式、端口工作速率、通信路由表等基本传输信息的管理。在线调试时，通过接口能够实时读取器件的性能监控、流量控制、错误管理等寄存器内容，根据读取信息反馈调节，完成交换器件的软硬件调试。一般采用I2C接口对交换器件的配置和功能寄存器进行读写。

3)通过SRIO维护包对路由交换节点进行配置

在SRIO路由搜索完成后，核心节点可以进行路由配置，包含如下步骤：

步骤六、选择SRIO网络中的两个实际器件节点；

步骤七、将两个实际器件节点的信息以及节点间通信的约束条件作为边界条件输入进运算矩阵中，通过计算得出这两个实际器件节点之间的最优路径；

步骤八、采用SRIO维护包的方式将实际器件节点之间的路径通道信息配置进路由交换节点的寄存器中，完成路由信息的配置，实现系统内两个选定实际器件节点的互联互通；

步骤九、依次选取两个节点重复步骤六、步骤七、步骤八，实现已完成搜索的SRIO网络任意两节点之间的互联互通。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法，在硬件系统上电各个节点完成SRIO设备初始化后，由核心节点加载SRIO网络搜索程序进行SRIO路由搜索，SRIO路由搜索过程如下：

步骤一、核心节点通过维护包读取下一黑盒节点的器件标示寄存器，识别该黑盒节点为何种器件，如果该黑盒节点为实际器件节点执行步骤二，如果该黑盒节点为路由交换节点执行步骤三；

步骤二、检测该实际器件节点是否为已经发现的实际器件节点，如果是已经发现过的实际器件节点，则不分配新的物理地址，仅记录路由信息，返回步骤一；如果是新发现的实际器件节点，则新分配一个新的物理地址，写入实际器件节点的基本器件ID寄存器中，并记录路由信息，返回步骤一；

步骤三、核心节点通过维护包读取路由交换节点的标签寄存器进行识别，如果出现当前通道已搜索到过该路由交换节点，则认为当前通道出现绕圈现象，退出当前通道搜索，返回上一层通道搜索，端口计数值加1，返回步骤一；如果为当前通道未搜索到过该路由交换节点，则更新该路由交换节点的标签寄存器；其中标签寄存器的数值为以高8位填写距离中心节点的跳数、低8位填写发现路由交换芯片的计数值，执行步骤四；

步骤四、读取路由交换节点的接入端口，然后依次遍历路由交换节点的输出端口的连接状态，如果连接状态为正常，则读取输出端口连接的黑盒节点的器件标示寄存器，进入步骤一进行嵌套循环；如果连接状态为异常，则检查下一输出端口的连接状态；

步骤五、当完成所有节点搜索后，SRIO网络搜索程序执行去冗余搜索操作，以保证搜索结果为到核心节点为最短路径,通过维护包对路由交换节点进行配置。

2.根据权利要求1所述的一种基于SRIO交换网络的路由自动搜索及配置方法，其特征在于在SRIO路由搜索完成后，核心节点进行路由配置，包含如下步骤：

步骤六、选择SRIO网络中的两个实际器件节点；

步骤七、将两个实际器件节点的信息以及节点间通信的约束条件作为边界条件输入进运算矩阵中，通过计算得出这两个实际器件节点之间的最优路径；

步骤八、采用SRIO维护包的方式将实际器件节点之间的路径通道信息配置进路由交换节点的寄存器中，完成路由信息的配置，实现系统内两个选定实际器件节点的互联互通；

步骤九、依次选取两个节点重复步骤六、步骤七、步骤八，实现已完成搜索的SRIO网络任意两节点之间的互联互通。

Images