CN111147522A - 多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法 - Google Patents

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翟栋梁
杨阳
王志刚
洪畅
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724th Research Institute of CSIC
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724th Research Institute of CSIC
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    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion
    • G—PHYSICS
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    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4204—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus
    • G06F13/4221—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus being an input/output bus, e.g. ISA bus, EISA bus, PCI bus, SCSI bus

Abstract

本发明提出了一种多通道RocketIO协议与FC协议实时转换的设计方法，该方法由FPGA作为主控芯片，内部由RocketIO协议接口模块，协议转换模块，多通道缓存模块，实时控制模块，FC协议接口模块组成。其中RocketIO协议接口模块、FC协议接口模块负责多路数据流输入输出，协议转换模块完成RocketIO协议与FC协议的格式转换，多通道缓存模块与实时控制模块配合完成多通道的总线占用切换。本发明在实现RocketIO协议与FC协议实时转换的基础上，通过实时反馈控制的办法，实现了多路RocketIO协议与FC协议的转换，解决了多通道数据需同时占用FC协议总线的冲突问题。

Description

多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域。
背景技术
在现代雷达电子装备中，通信网络涉及信号处理机、数据处理机、显示计算机、预处理机与控制器等若干子系统，各子系统因硬件平台不同而采用了不同的通信总线协议，比如信号处理机采用了RapidIO 接口；控制器使用了FC光纤通道；预处理机则使用了基于RocketIO 的用户自定义协议等。如前所述，为保障各子系统之间的高效互联，协议间的桥接模块发挥着至关重要的作用。
FC协议与RapidIO协议桥接方面，由天津芯海创科技有限公司在2018年提出了一种RapidIO协议到FC协议的转换方法，而在与RocketIO协议转换方面，浙江大学硕士论文《FC协议处理引擎优化及RocketIO桥接技术研究》一文中有所介绍，但该文的每个FC端口与每个RocketIO端口一一对应。而在实际使用时，RocketIO数据有可能只分时占用了很小带宽，如果为每一路数据分别配置一个FC端口，会造成FC总线带宽的极大浪费。为充分利用FC总线带宽，将多路RocketIO协议数据同时送入单个FC端口，需要设计一种多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法。
发明内容
本发明提供了一种多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法。
本发明包含RocketIO协议接口模块，协议转换模块，多通道缓存模块，实时控制模块，FC协议接口模块。FPGA接收RocketIO协议数据后经过协议转换模块将多路RocketIO协议转换成多路FC协议数据包，然后FC协议的数据进入多通道缓存模块，该模块由实时控制模块控制轮流输出到单路FC协议接口模块，完成数据流的转换。
多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法其硬件架构采用标准VPX后插卡形式，如图1所示，主要由1片Xilinx Kintex7 FPGA，4个6.25Gbps速率4收4发MPO接口850nm多模光模块以及VPX接插件组成，本设计的RocketIO端口可以从面板光模块输入也可从后插VPX的RP6插座输入输出，FC协议从光模块2输入输出，可支持双冗余的2个FC节点。
协议转换模块是基于一个长位宽的数据寄存器和控制状态机组成的，该数据寄存器包含了FC协议所需的：字节有效控制字、数据包包头标识、数据包包尾标识。该模块时钟采用RocketIO协议的恢复时钟，每个时钟接将收到RocketIO协议数据从高位依次向低位填入寄存器，填满四个周期达到FC协议所需的位宽后，将整个数据写入下一级缓存，若接收到数据结束但未填满数据寄存器，则也将数据寄存器写入下级缓存，由寄存器中的字节数据有效控制字指示数据是否有效。
实时控制模块检测多通道缓存模块的状态，以此控制缓存输出，使得多通道数据依次进入FC协议接口模块。该模块主要分为3个状态，设初始状态也是状态1下读取通道K_Current的数据，然后依次检测通道1~N缓存是否存在将满状态是否为满，若检测到通道X将满，则进入状态2读通道X缓存数据直到读空返回状态1；若通道1~N缓存不存在将满状态，则检测当前通道K_Current是否读空，若检测到当前通道缓存为空，则进入状态3，首先检测通道1~N缓存是否全部为空，若全为空返回状态1，若存在缓存不为空设通道Y非空，则读取通道Y数据并固定每256个时钟检测一次通道1~Y是否有数据，若通道K_Next有数据则返回状态1将K_Next通道作为当前通道。以此实现了优先级为1至N的多通道互相切换，有效利用FC总线。
通过实时检测，本发明各RocketIO通道速率控制每路在FC端口占用时间，将多路RocketIO协议数据同时送入单个FC端口，改进了FC总线利用率。
附图说明
图1是多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法硬件示意图；
图2是多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法实现流程图；
图3是协议转换模块寄存器设置；
图4是实时控制模块实现流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于多通道RocketIO协议与FC协议的实时转换方法。该方法使用协议转换模块先将多路RocketIO协议分别转换成FC协议数据格式，然后将数据送入多通道缓存模块，该模块由实时控制模块控制轮流输出到FC协议接口模块，完成数据流的转换，整体架构图如附图1所示，具体实施方法为：
1、协议转换模块是RocketIO协议转换成FC协议的核心模块，本发明中，FPGA接收的2G线速率RocketIO协议数据，经过串并转换后，数据为16bit位宽，参考时钟100M。RocketIO协议数据流中包含了自定义的帧头、帧尾、空闲码，因此协议转换过程中须将解析帧头帧尾作为FC协议的帧标识，并将16bit位宽组合成64bit位宽。本发明中，采取数据寄存器和控制状态机实现协议转换，该数据寄存器排列如图2所示，前8位是字节有效控制字每一位分别代表8个字节的数据是否有效，第9位为包头标识，第10位为包尾标识，后64位为数据位依次缓存4个RocketIO协议数据。FPGA每个时钟接收到16位位宽RocketIO协议数据从高位依次向低位填入寄存器，填满四个周期的数据后，将整个74为数据写入下一级缓存，若接收到数据结束但未填满4个数据位置，则也将74位数据写入下级缓存，由前8位的数据有效控制字指示数据是否有效。
2、实时控制模块控制多通道缓存模块的各个通道读使能rd_en，而多通道缓存模块上报各个通道的空标志fifo_empty和将满标准prog_full。实施流程如图3所示，初始状态以选取通道K_Current为当前通道，在初始状态下读取通道K_Current数据，即通道K_Current占用FC总线接口，在此同时检测通道1~N是否将满，若通道X检测到快满标识，则进入通道X的读取，FC总线切换到通道X直到通道X读空为止；若在初始状态下检测到通道K_Current缓存为空，则检测通道1~N缓存是否全部为空，若通道Y非空，则读取通道Y数据同时每间隔固定的256个时钟检测一次通道1~Y-1是否有数据，以确保组成完整的FC包，直到检测到通道K_Next缓存非空，则将K_Next设定为当前通道返回初始状态。以此循环，实现N个通道的自适应切换输出。

Claims (2)

1.多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法，其特征在于：包含RocketIO协议接口模块，协议转换模块，多通道缓存模块，实时控制模块，FC协议接口模块；FPGA接收RocketIO协议数据后经过协议转换模块将多路RocketIO协议转换成多路FC协议数据包，然后FC协议的数据进入多通道缓存模块，再由实时控制模块控制该模块将数据轮流输出到单路FC协议接口模块，完成数据流的转换。
2.根据权利要求1所述多通道RocketIO协议与FC协议实时转换方法，其特征在于：协议转换模块将接收到的多路16位位宽RocketIO协议数据流转换成FC协议所需的64位位宽数据包格式，采用了先组帧后缓存的方式，将FC协议的包控制字与数据对应并行缓存进相应的FIFO；多通道缓存模块，实时控制模块配合完成多通道数据竞争FC总线问题，实时控制模块检测各通道缓存的数据量，根据一定优先级自适应完成FC协议数据帧输出，以此提高总线利用率。
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