CN112214429B - 一种基于srio的数据传输装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于SRIO的数据传输装置及方法，该装置包括：封包解析模块，用于对xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析，分离出包头信息和包数据信息，分别发送至命令队列和数据队列；信息提取模块，用于获取命令队列中封包的包头信息，提取SRIO地址、包的大小和包的类型，并发起SRIO地址匹配请求；ATMU模块，用于将向处理器申请得到的DDR缓存资源放入资源队列中，比较包头信息中的SRIO地址与SRIO目的地址，将封包获取到的有效DDR资源发送至DMA队列；DMA模块，用于读取DMA队列中DMA描述符，对于NRead封包，将数据从DDR资源中读取出来，搬运至数据队列，对于NWrite，将数据从数据队列中读取出来搬运至DDR资源中。基于该方案可以支持多用户多窗口模式的数据传输，并提高数据传输效率。

Description

一种基于SRIO的数据传输装置及方法

技术领域

本发明涉及数据传输控制领域，尤其涉及一种基于SRIO的数据传输装置及方法。

背景技术

SRIO高速串行接口是一种新型高速互联技术，可以实现从1Gbps到60Gbps的数据传输性能水平，支持多通道传输。一般，采集数据通过SRIO接口直接写入数据采集存储系统的接口缓冲区(DDR3缓存)，可以减少数据拷贝次数提升性能，数据采集系统的DDR3缓存，一般支持32-40bit的DDR地址空间。随着雷达原始数据、高分辨率视频数据等应用场景下数据带宽的提升，对数据采集系统的存储带宽提出越来越高的要求。

基于SRIO传输技术的数据采集系统，从端对端的数据传输，演变为基于SRIO交换网络的数据传输。在SRIO交换网络中，数据的传输应用场景更加的灵活和复杂，用于多用户的不同传输拓扑组合。在复杂度不断提升的情况下，现有的数据传输效率普遍较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于SRIO的数据传输装置及方法，以解决现有多用户多窗口下数据传输效率低的问题。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种基于SRIO的数据传输装置，包括：

封包解析模块，用于对xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析，分离出包头信息和包数据信息，将包头信息发送至命令队列，将包数据信息发送至数据队列；

信息提取模块，用于获取命令队列中封包的包头信息，从包头信息中提取SRIO地址、包的大小和包的类型，并发起SRIO地址匹配请求；

ATMU模块，用于将向处理器申请得到的DDR缓存资源放入资源队列中，通过比较包头信息中的SRIO地址与SRIO目的地址，将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列；

DMA模块，用于读取DMA队列中DMA描述符，对于NRead封包，将数据从DDR资源中读取出来，搬运至数据队列，对于NWrite，将数据从数据队列中读取出来搬运至DDR资源中。

在本发明实施例的第二方面，提供了一种基于SRIO的数据传输方法，包括：

S1、接收SRIO用户通过direct IO方式向xilinx SRIO IP核发送的封包请求，所述封包请求包括数据的获取或写入；

S2、对xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析，分离出包头信息和包数据信息，将包头信息发送至命令队列，将包数据信息发送至数据队列；

S3、获取命令队列中封包的包头信息，从包头信息中提取SRIO地址、包的大小和包的类型，并发起SRIO地址匹配请求；

S4、通过比较包头信息中的SRIO地址与SRIO目的地址，将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列；

S5、读取DMA队列中DMA描述符，对于NRead封包，将数据从DDR资源中读取出来，搬运至数据队列，对于NWrite，将数据从数据队列中读取出来搬运至DDR资源中。

本发明实施例中，基于SRIO的数据传输装置不仅支持单用户单窗口、单用户多窗口、多用户单窗口、多用户多窗口以及混合模式，配置简单灵活方便，能够适配不同的SRIO交换系统，支持最大32组的SRIO用户接入；

同时，采用流水线和FIFO的设计架构，对多用户的请求进行聚合操作，线速处理请求。ATMU模块采用REQ/ACK握手和流水线作业，快速仲裁结果。通过FIFO设计，解耦不同的功能模块，解决数据流互锁问题，可以有效提高数据传输效率，解决了现有多用户多窗口下数据传输效率低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。

图1为本发明的一个实施例提供的基于SRIO的数据传输原理示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的一种基于SRIO的数据传输装置的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的一种基于SRIO的数据传输方法的流程示意图；

图4为本发明的一个实施例提供的封包格式示意图；

图5为本发明的一个实施例提供的计算板向存储板写文件的操作流程示意图；

图6为本发明的一个实施例提供的计算板从存储板读文件的操作流程示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。

图1为本发明一个实施例提供的基于SRIO的数据传输原理示意图，如图所示，xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析后，分别将包头信息发送至命令队列，将包数据信息发送至数据队列，对于包头信息可以经过信息提取后，得到SRIO地址信息等，通过地址请求，将该地址与ATMU窗口模块中SRIO目的地址进行比对，确认匹配后，可以将有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列，然后根据DMA描述符，将数据在对应DDR资源空间和数据队列进行搬运。

需要说明的是，ATMU模块上面是FIFO队列，处理器会将其空闲的DDR资源放入每一组ATMU对应的FIFO缓存队列中，从而ATMU模块在完成比对之后，可以立即获取DDR资源，将其变为DMA的描述符分发给内部DMA进行处理，此处有两级的缓存队列，ATMU模块和AXI总线之间，每一个ATMU模块都对应一组FIFO，另外就是内部DMA模块和ATMU模块之间。ATMU的单元为0～31，用于存放空闲的DDR资源，这是本发明设计的一大发明点。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种基于SRIO的数据传输装置的结构示意图，包括：

封包解析模块210，用于对xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析，分离出包头信息和包数据信息，将包头信息发送至命令队列，将包数据信息发送至数据队列；

不同的SRIO用户可以通过direct IO的方式向xilinx SRIO IP核发送NRead封包或NWrite封包请求。

其中，所述封包解析模块210还包括：

资源分配模块，用于根据SRIO用户数目，将SRIO用户与多组ATMU模块进行绑定，分配连续且不重叠SRIO地址资源和DDR资源，该资源空间可以循环使用。

信息提取模块220，用于获取命令队列中封包的包头信息，从包头信息中提取SRIO地址、包的大小和包的类型，并发起SRIO地址匹配请求；

从命令队列中取出包头信息，所述包头信息中一般包括SRIO地址、包的大小和包的类型，解析完成后，向多组ATMU模块发起地址匹配请求。

ATMU模块230，用于将向处理器申请得到的DDR缓存资源放入资源队列中，通过比较包头信息中的SRIO地址与SRIO目的地址，将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列；

所述ATMU(Address Translation and Mapping Units)模块用于实现SRIO地址空间与DDR空间的地址转换，每组ATMU模块可以从处理器中申请的DDR缓存资源空间。

其中，多组ATMU模块允许多个SRIO用户配置一组或者几组ATMU模块，即ATMU地址窗口，从而实现多用户多窗口数据访问的功能。

具体的，DMA描述符由dma_dir栏位、dma_addr栏位和dma_size栏位构成，即由搬运数据方向、DDR资源基地址和搬运数据大小三个部分组成，dma_dir表示DMA数据搬移的方向，通过1表示从DDR搬运到数据队列，通过0表示从数据队列搬运到DDR，dma_addr表示搬运数据的DDR资源基地址，dma_size表示搬运的数据大小。

分别获取DDR资源高位基地址和SRIO的低位地址，根据DDR资源高位基地址和SRIO的低位地址构建DMA描述符。

DMA模块240，用于读取DMA队列中DMA描述符，对于NRead封包，将数据从DDR资源中读取出来，搬运至数据队列，对于NWrite，将数据从数据队列中读取出来搬运至DDR资源中。

通过本实施例提供的方法，支持单用户单窗口，单用户多窗口，多用户单窗口，多用户多窗口以及混合模式，系统配置简单灵活方便，能够适配不同的SRIO交换系统，支持最大32组的SRIO用户接入。采用流水线和FIFO的设计架构，对多用户的请求进行聚合操作，线速处理请求。ATMU模块采用REQ/ACK握手和流水线作业，快速仲裁结果。通过FIFO设计，解耦不同的功能模块，解决数据流互锁问题，实际测试高达82％的系统传输效率，有效提高了数据传输效率。

应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，且各器件的封装及参数的选择符合上述计算公式但不唯一，各过程的执行顺序应以其功能和内在推算公式及对应逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图3为本发明实施例提供的一种基于SRIO的数据传输方法的流程示意图，包括：

S1、接收SRIO用户通过direct IO方式向xilinx SRIO IP核发送的封包请求，所述封包请求包括数据的获取或写入；

其中，根据SRIO用户数目，将SRIO用户与多组ATMU模块进行绑定，分配连续且不重叠SRIO地址资源和DDR资源，该资源空间可以循环使用。

S2、对xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析，分离出包头信息和包数据信息，将包头信息发送至命令队列，将包数据信息发送至数据队列；

对NRead封包和NWrite封包/SWRITE封包进行解析，将不同SRIO用户发送的封包的packet header分发到命令队列。

S3、获取命令队列中封包的包头信息，从包头信息中提取SRIO地址、包的大小和包的类型，并发起SRIO地址匹配请求；

获取封包的包头信息，将地址请求Req信号发往32组ATMU窗口模块进行地址比较，并等待ACK信号返回比较结果。

S4、通过比较包头信息中的SRIO地址与SRIO目的地址，将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列；

根据ACK返回结果，获取需要转化的DDR资源高位基地址。其中，根据包的类型，如果是NRead封包，则根据命令队列出来的信息，构建response packet相关的包头信息进行回传。

所述DMA描述符由搬运数据方向、DDR资源基地址和搬运数据大小三个部分组成，搬运数据方向中通过1表示从DDR搬运数据到数据队列，通过0表示从数据队列搬运数据到DDR。

获取的DDR资源高位基地址和SRIO的低位地址信息构建DMA描述符，并将请求放入DMA队列中，方便内部DMA根据DMA队列的DMA描述符进行数据搬运。

S5、读取DMA队列中DMA描述符，对于NRead封包，将数据从DDR资源中读取出来，搬运至数据队列，对于NWrite，将数据从数据队列中读取出来搬运至DDR资源中。

在一个实施例中，对于Xilinx SRIO，其SRIO packet header信息采用HELLOFTYPE Packet Format的形式，如图4所示:NREAD packet，NWRITE packet以及SWRITEpacket均采用64bit，8个字节的归一化模式进行处理。

命令队列采用FIFO的设计模式，对应的模块为decap cmd queue。

关键信号的定义分别为:

Decap_rreq/decap_empty/decap_rdat:为decap cmd queue的接口信号，pkt_size[7:0]和pkt_addr[33:0]不管是NRead还是NWrite对应固定的位置，如果是SWritepacket，则pkt_size[7:0]＝0xff。

Atmu_req/atmu_addr[21:0]/atmu_size[7:0]:为ATMU模块发送ATMU窗口子模块的请求信号，atmu_ack[31:0]/atmu_match[31:0]/atmu_ddr[27:0]对应为ATMU窗口子模块返回的比较结果。

对于ATMU模块和信息提取模块的时序交互，ATMU模块在decap_fifo非空，同时atmu_req为低的时候，才会使能decap_rreq信号，从decap cmd fifo中取packet header进行parse。

判断接收的packet是否属于对应的ATMU窗口，其伪码如下:Atmu_window_shift＝cfg_window_size-4’b1011；//4K shift 0,8K shift 1；Atmu_match＝(atmu_addr>>atmu_window_shift)＝＝(cfg_srio_addr>>atmu_w indow_shift)。

在另一实施例中，假设SRIO交换阵列系统中，接入4块计算板和一块存储板。计算板是发起方，将数据文件通过SRIO发送到存储板进行存储，或者通过SRIO从存储板调取采集的数据进行分析。存储板是接受方，采用本申请公开的数据传输装置，接收需要存储的数据，或者返回数据给计算板。SRIO配置为Direct I/O模式。

将计算板1号和计算板3号分别映射到ATMU0模块，ATMU1模块和ATMU2模块，计算板4号，映射到ATUM3模块和ATMU4模块，即支持多用户模式，以及单用户多窗口模块，允许多用户混合访问存储板。

其中，多块计算板往存储板写文件的操作流程如图5所示，多块计算板从存储板读文件的操作流程如图6所示。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尤其是各电路参数内在逻辑的唯一性不代表电路中各器件封装及参数的唯一性；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于SRIO的数据传输装置，其特征在于，包括：

封包解析模块，用于对xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析，分离出包头信息和包数据信息，将包头信息发送至命令队列，将包数据信息发送至数据队列；

信息提取模块，用于获取命令队列中封包的包头信息，从包头信息中提取SRIO地址、包的大小和包的类型，并发起SRIO地址匹配请求；

ATMU模块，用于将向处理器申请得到的DDR缓存资源放入资源队列中，通过比较包头信息中的SRIO地址与SRIO目的地址，将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列；

DMA模块，用于读取DMA队列中DMA描述符，对于NRead封包，将数据从DDR资源中读取出来，搬运至数据队列，对于NWrite，将数据从数据队列中读取出来搬运至DDR资源中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述封包解析模块还包括：

资源分配模块，用于根据SRIO用户的数目对SRIO用户和ATMU模块进行绑定，为SRIO用户分配连续且不重叠的SRIO地址资源和DDR资源。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DMA描述符由搬运数据方向、DDR资源基地址和搬运数据大小三个部分组成，搬运数据方向中通过1表示从DDR搬运数据到数据队列，通过0表示从数据队列搬运数据到DDR。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列包括：

分别获取DDR资源高位基地址和SRIO的低位地址，根据DDR资源高位基地址和SRIO的低位地址构建DMA描述符。

5.一种基于SRIO的数据传输方法，其特征在于，包括：

S1、接收SRIO用户通过direct IO方式向xilinx SRIO IP核发送的封包请求，所述封包请求包括数据的获取或写入；

S2、对xilinx SRIO IP核接收的封包进行解析，分离出包头信息和包数据信息，将包头信息发送至命令队列，将包数据信息发送至数据队列；

S3、获取命令队列中封包的包头信息，从包头信息中提取SRIO地址、包的大小和包的类型，并发起SRIO地址匹配请求；

S4、通过比较包头信息中的SRIO地址与SRIO目的地址，将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列；

S5、读取DMA队列中DMA描述符，对于NRead封包，将数据从DDR资源中读取出来，搬运至数据队列，对于NWrite，将数据从数据队列中读取出来搬运至DDR资源中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收SRIO用户通过direct IO方式向xilinx SRIO IP核发送的封包请求前还包括：

根据SRIO用户的数目对SRIO用户和ATMU模块进行绑定，为SRIO用户分配连续且不重叠的SRIO地址资源和DDR资源。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述DMA描述符由搬运数据方向、DDR资源基地址和搬运数据大小三个部分组成，搬运数据方向中通过1表示从DDR搬运数据到数据队列，通过0表示从数据队列搬运数据到DDR。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将封包获取到的有效DDR资源以DMA描述符方式发送至DMA队列包括：

分别获取DDR资源高位基地址和SRIO的低位地址，根据DDR资源高位基地址和SRIO的低位地址构建DMA描述符。

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