CN109408424A - 一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法 - Google Patents

一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，属于空间技术应用领域。本发明将SpaceFibre总线从SpaceFibre网络中接收到的多个虚拟通道数据分通道缓存，通过解析SpaceFibre网络广播通道数据，制定采集虚拟通道数据的方案，再通过PCIe接口将各虚拟通道数据采集至计算机。利用本发明所提供的方法解决了传统计算机同SpaceFibre总线接口不兼容问题，实现了传统计算机对SpaceFibre总线的数据采集，为SpaceFibre星载网络的调试提供了可靠基础，增加了SpaceFibre星载网络的应用范围。

Description

一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法
技术领域
本发明属于空间技术数据传输应用领域，具体涉及一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法。
背景技术
SpaceFibre是一种高速、全双工工作的航天串行总线，其传输速率能达到2Gbps到40Gbps，支持多节点数据传输，具有高带宽、低延迟、高可靠、低误码率等性能，支持虚拟通道机制。
在SpaceFibre网络中，所有数据流都是通过虚拟通道传输的。虚拟通道VC的数量是由SpaceFibre数据链路上的负载决定，最大值为32，每个虚拟通道VC都被分配一个从0到31的唯一通道号码。
SpaceFibre广播通道可以发送SpaceFibre总线配置信息，包括SpaceFibre虚拟通道数量及各个虚拟通道优先权等信息，虚拟通道优先权级别用权级参数表示，权级参数对应的权级值越小，优先权越高。
SpaceFibre地面组网预研阶段需要连接计算机网络管理器，然而现有计算机没有提供SpaceFibre专有接口，因此无法实时采集SpaceFibre总线数据。
PCI-Express(peripheral component interconnect express)是一种高速串行计算机扩展总线标准，PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量(QOS)等功能。
发明内容
由于现有计算机没有提供SpaceFibre专有接口，计算机接口同SpaceFibre接口不兼容而无法实时采集SpaceFibre总线数据，考虑到SpaceFibre总线数据的传输速率极高，加上多个虚拟通道同时传输机制，本发明提出一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法。
本发明将SpaceFibre总线从SpaceFibre网络中接收到的多个虚拟通道数据分通道缓存，通过解析SpaceFibre网络广播通道数据，制定采集虚拟通道数据的方案，再通过PCIe接口将各虚拟通道数据采集至计算机。
一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，具体包括步骤：
步骤一、SpaceFibre IP节点模块接收由SpaceFibre网络通过SpaceFibre链路传输的数据流，所述数据流包括SpaceFibre网络广播通道数据和各个虚拟通道数据，SpaceFibre IP节点模块将所述SpaceFibre网络广播通道数据发送给广播通道解析模块。
步骤二、广播通道解析模块对数据流中的SpaceFibre网络广播通道数据进行解析，获取当前通信任务下虚拟通道数量n和各个虚拟通道的优先权，将所有虚拟通道的优先权按权级参数从高到低进行排序，并发送给核心处理模块；其中每个虚拟通道均具有一个权级参数。
步骤三、各个虚拟通道数据以完整SpaceFibre数据包的形式在缓冲模块进行缓存，等待核心处理模块的访问；缓存模块中creditCount寄存器的creditCount值与当前缓存模块所存储的完整SpaceFibre数据包的数量相同。
步骤四、核心处理模块按优先权从高到低顺序依次访问各个虚拟通道对应缓存模块中的creditCount值，以完整SpaceFibre数据包长度作为每个虚拟通道单次循环最大发送数据长度，获取所有虚拟通道所对应的完整SpaceFibre数据包并发送给PCIe管理模块；
步骤五、PCIe管理模块接收来自核心处理模块的各个虚拟通道的SpaceFibre数据包并进行重新打包后，由PCIe接口发送至计算机。
本发明的有益效果在于：解决了传统计算机同SpaceFibre总线之间接口不兼容问题，实现了传统计算机对SpaceFibre总线的数据采集，为SpaceFibre星载网络的调试提供了可靠基础，增加了SpaceFibre星载网络的应用范围。
附图说明
图1为本发明SpaceFibre总线数据采集方法的流程示意图；
图2为本发明广播通道解析模块的解析流程图；
图3为本发明PCIe管理模块的处理流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明将SpaceFibre总线从SpaceFibre网络中接收到的多个虚拟通道数据分通道缓存，通过解析SpaceFibre网络广播通道数据，制定采集虚拟通道数据的方案，再通过PCIe接口将各虚拟通道数据采集至计算机。
本发明提供一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，如图1所示，具体包括步骤：
步骤一、SpaceFibre IP节点模块接收由SpaceFibre网络通过SpaceFibre链路传输的数据流，所述数据流包括SpaceFibre网络广播通道数据和各个虚拟通道数据；SpaceFibre IP节点模块将所述SpaceFibre网络广播通道数据发送给广播通道解析模块。
步骤二、广播通道解析模块对数据流中的SpaceFibre网络广播通道数据进行解析，获取当前通信任务下虚拟通道数量n和各个虚拟通道的优先权，将所有虚拟通道的优先权按权级参数从高到低进行排序，并发送给核心处理模块；其中每个虚拟通道均具有一个权级参数。
如图2所示，广播通道解析模块对SpaceFibre网络广播通道数据进行解析的具体过程为：
广播通道解析模块实时监控由SpaceFibre IP节点模块传输的SpaceFibre网络广播通道数据，获取当前通信任务下虚拟通道数量n，n最大值为32，依次将虚拟通道记录为VC1、VC2、...VCn，同时获取各个虚拟通道的优先权，虚拟通道的优先权按权级参数从高到低顺序依次为Pri_1，Pri_2，...Pri_i，...，Pri_m(m≤n)，Pri_i表示权级参数，i＝1，2，…，m；m为权级参数对应的最大权级值；
如果m＝n，表示各个虚拟通道的优先权互不相同；所有虚拟通道的优先权按权级参数从高到低顺序依次为Pri_1，Pri_2，...，Pri_n。
如果m<n，表示存在某些虚拟通道的优先权相同，则从最高相同优先权开始记录相同优先权的虚拟通道的权级参数Pri_i以及权级参数Pri_i所对应的虚拟通道的重复数量q，将q个相同优先权的虚拟通道的权级参数随机分出优先权高低顺序，并将优先权低于这q个虚拟通道的其余虚拟通道的权级参数对应的权级值增加q-1，此时所有虚拟通道的权级参数对应的权级值最大为m+q-1；重复操作分别对所有相同优先权的虚拟通道的权级参数进行随机排序，并更新低于当前虚拟通道的优先权的其余虚拟通道的权级参数对应的权级值，最终所有虚拟通道的优先权按权级参数从高到低顺序依次为Pri_i,Pri_2，...，Pri_n。
步骤三、各个虚拟通道数据以完整SpaceFibre数据包的形式在缓冲模块进行缓存，等待核心处理模块的访问；缓存模块中creditCount寄存器的creditCount值与当前缓存模块所存储的完整SpaceFibre数据包的数量相同。
各个虚拟通道数据由相应的虚拟通道VC1、VC2、...VCn以完整SpaceFibre数据包的形式分别存储在相应缓存模块1、缓存模块2、...缓存模块n中的缓存器，每个缓存器和每个虚拟通道的编号一一对应。
缓存模块通过完整SpaceFibre数据包包尾标志“EOP”识别SpaceFibre数据包，缓存模块每接收到一包完整SpaceFibre数据包时，缓存模块中creditCount寄存器的creditCount值自动加1；核心处理模块每从该缓存模块读取一包完整SpaceFibre数据包时，缓存模块中creditCount寄存器的creditCount值自动减1。
步骤四、核心处理模块按优先权从高到低顺序依次访问各个虚拟通道对应缓存模块中的creditCount值，以完整SpaceFibre数据包长度作为每个虚拟通道单次循环最大发送数据长度，获取所有虚拟通道所对应的完整SpaceFibre数据包并发送给PCIe管理模块；
所述核心处理模块获取广播通道解析模块中已经解析的虚拟通道数量n以及各个虚拟通道的优先权；
在单次访问中，所述核心处理模块按优先权从高到低顺序依次访问Pri_1，Pri_2，...，Pri_n所对应虚拟通道的缓存模块中的creditCount值，如果creditCount值大于等于1，则从该缓存模块中读取一包完整SpaceFibre数据包，发送给PCIe管理模块，同时令creditCount值减1，并访问下一优先权对应的虚拟通道；如果creditCount值小于1，则直接访问下一优先权对应的虚拟通道，直到n个虚拟通道访问完后，单次访问结束；重新跳到最高优先权对应虚拟通道处进行上述操作，获取所有虚拟通道所对应的完整SpaceFibre数据包并发送给PCIe管理模块，完整SpaceFibre数据包以“EOP”标志结束。
步骤五、PCIe管理模块接收来自核心处理模块的各个虚拟通道的SpaceFibre数据包并进行重新打包后，由PCIe接口发送至计算机。
如图3所示，所述PCIe管理模块实时接收由核心处理模块发送的各个虚拟通道的完整SpaceFibre数据包，判断并记录每个完整SpaceFibre数据包分别对应的虚拟通道编号，对每个完整SpaceFibre数据包重新进行打包，具体为对每个完整SpaceFibre数据包添加包头识别号“SOP”和虚拟通道识别号“VCx”，形成“EOP-完整SpaceFibre数据包-VCx-SOP”格式的打包数据，其中x表示完整SpaceFibre数据包对应的虚拟通道编号，将打包数据按照PCIe协议标准由PCIe接口发送至计算机。
所述PCIe接口需满足SpaceFibre总线的数据吞吐量要求，SpaceFibre总线的最大传输速率可以达到40Gbps，因此所述PCIe接口型号在传输速率上至少满足PCIe X16的速率要求。

Claims (5)

1.一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，其特征在于，具体包括步骤：
步骤一、SpaceFibre IP节点模块接收由SpaceFibre网络通过SpaceFibre链路传输的数据流，所述数据流包括SpaceFibre网络广播通道数据和各个虚拟通道数据；SpaceFibreIP节点模块将所述SpaceFibre网络广播通道数据传输到广播通道解析模块；
步骤二、广播通道解析模块对数据流中的SpaceFibre网络广播通道数据进行解析，获取当前通信任务下虚拟通道数量n和各个虚拟通道的优先权，将所有虚拟通道的优先权按权级参数从高到低进行排序，并发送给核心处理模块；其中每个虚拟通道均具有一个权级参数；
步骤三、各个虚拟通道数据以完整SpaceFibre数据包的形式在缓冲模块进行缓存，等待核心处理模块的访问；缓存模块中creditCount寄存器的creditCount值与当前缓存模块所存储的完整SpaceFibre数据包的数量相同；
步骤四、核心处理模块按优先权从高到低顺序依次访问各个虚拟通道对应缓存模块中的creditCount值，以完整SpaceFibre数据包长度作为每个虚拟通道单次循环最大发送数据长度，获取所有虚拟通道所对应的完整SpaceFibre数据包并发送给PCIe管理模块；
步骤五、PCIe管理模块接收来自核心处理模块的各个虚拟通道的SpaceFibre数据包并进行重新打包后，由PCIe接口发送至计算机。
2.如权利要求1所述的一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，其特征在于，广播通道解析模块对SpaceFibre网络广播通道数据进行解析的具体过程为：
广播通道解析模块实时监控由SpaceFibre IP节点模块传输的SpaceFibre网络广播通道数据，获取当前通信任务下虚拟通道数量n，n最大值为32，依次将虚拟通道记录为VC1、VC2、...VCn，同时获取各个虚拟通道的优先权，虚拟通道的优先权按权级参数从高到低顺序依次为Pri_1，Pri_2，...Pri_i，...，Pri_m，m≤n，Pri_i表示权级参数，i＝1，2，…，m；m为权级参数对应的最大权级值；
如果m＝n，表示各个虚拟通道的优先权互不相同；所有虚拟通道的优先权按权级参数从高到低顺序依次为Pri_1，Pri_2，...，Pri_n；
如果m<n，表示存在某些虚拟通道的优先权相同，则从最高相同优先权开始记录相同优先权的虚拟通道的权级参数Pri_i以及权级参数Pri_i所对应的虚拟通道的重复数量q，将q个相同优先权的虚拟通道的权级参数随机分出优先权高低顺序，并将优先权低于这q个虚拟通道的其余虚拟通道的权级参数对应的权级值增加q-1，此时所有虚拟通道的权级参数对应的权级值最大为m+q-1；重复操作分别对所有相同优先权的虚拟通道的权级参数进行随机排序，并更新低于当前虚拟通道的优先权的其余虚拟通道的权级参数对应的权级值，最终所有虚拟通道的优先权按权级参数从高到低顺序依次为Pri_i,Pri_2，...，Pri_n。
3.如权利要求1所述的一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，其特征在于，各个虚拟通道数据由相应的虚拟通道VC1、VC2、...VCn以完整SpaceFibre数据包的形式分别存储在相应缓存模块1、缓存模块2、...缓存模块n中的缓存器，每个缓存器和每个虚拟通道的编号一一对应；缓存模块通过完整SpaceFibre数据包包尾标志“EOP”识别SpaceFibre数据包，缓存模块每接收到一包完整SpaceFibre数据包时，缓存模块中creditCount寄存器的creditCount值自动加1；核心处理模块每从该缓存模块读取一包完整SpaceFibre数据包时，缓存模块中creditCount寄存器的creditCount值自动减1。
4.如权利要求1所述的一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，其特征在于，所述核心处理模块获取广播通道解析模块中已经解析的虚拟通道数量n以及各个虚拟通道的优先权；
在单次访问中，所述核心处理模块按优先权从高到低顺序依次访问Pri_1，Pri_2，...，Pri_n所对应虚拟通道的缓存模块中的creditCount值，如果creditCount值大于等于1，则从该缓存模块中读取一包完整SpaceFibre数据包，发送给PCIe管理模块，同时令creditCount值减1，并访问下一优先权对应的虚拟通道；如果creditCount值小于1，则直接访问下一优先权对应的虚拟通道，直到n个虚拟通道访问完后，单次访问结束；重新跳到最高优先权对应虚拟通道处进行上述操作，获取所有虚拟通道所对应的完整SpaceFibre数据包并发送给PCIe管理模块，完整SpaceFibre数据包以“EOP”标志结束。
5.如权利要求1所述的一种基于PCIe接口的SpaceFibre总线数据采集方法，其特征在于，所述PCIe管理模块实时接收由核心处理模块发送的各个虚拟通道的完整SpaceFibre数据包，判断并记录每个完整SpaceFibre数据包分别对应的虚拟通道编号，对每个完整SpaceFibre数据包重新进行打包，具体为对每个完整SpaceFibre数据包添加包头识别号“SOP”和虚拟通道识别号“VCx”，形成“EOP-完整SpaceFibre数据包-VCx-SOP”格式的打包数据，其中x表示完整SpaceFibre数据包对应的虚拟通道编号，将打包数据按照PCIe协议标准由PCIe接口发送至计算机。
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