CN114095408B

CN114095408B - 一种雷达处理机以太网调试动态重构系统

Info

Publication number: CN114095408B
Application number: CN202111326371.5A
Authority: CN
Inventors: 戴余龙; 曲晓杰; 李金彪
Original assignee: Leihua Electronic Technology Research Institute Aviation Industry Corp of China
Current assignee: Leihua Electronic Technology Research Institute Aviation Industry Corp of China
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2041-11-10
Also published as: CN114095408A

Abstract

一种雷达处理机以太网调试动态重构系统，包括：多个以太网二层交换芯片，分别在雷达处理机中各个模块内设置，与对应模块内的网络终端器件间采用MAC层直接通信；各个以太网二层交换芯片间通过两路Serdes链路进行级联，对应的通信端口链路聚合成一个汇聚组；两个PHY器件，在雷达处理机中两个模块内分别设置；每个PHY器件连接对应模块内的以太网二层交换芯片、雷达处理机外部交换机或调试机；多个板控芯片处理器，分别在雷达处理机中各个模块内设置，通过MDIO接口访问、控制对应模块内以太网二层交换芯片；各个板控芯片处理器间通过总线互联，构成健康管理系统，基于用户策略对雷达处理机以太网调试系统动态重构，提升网络通信效率，避免产生网络风暴。

Description

一种雷达处理机以太网调试动态重构系统

技术领域

本申请属于雷达处理机以太网调试动态调试技术领域，具体涉及一种雷达处理机以太网调试动态重构系统。

背景技术

随着对雷达处理机的性能、重量、体积等方面的限制了越来越严格，雷达处理机引入PCIe、SRIO、以太网三种高速总线用于数据传输、功能调试等工作，减少了器件与布线成本，简化了系统整体设计，满足雷达处理机集成化与小型化的需求，其中，以太网总线因其成熟度高、传输距离远、应用软件程序设计简单等优点，作为调试总线及冗余通信总线被广泛应用于雷达处理机中。

当前，雷达处理机以太网调试系统多是在雷达处理机内部多个模块集成交换机芯片，模块间通过交换芯片互联通道进行全交换，最终在机箱底板处引出网口对外，该种技术方案存在以下缺陷：

1）在对外网口有两路以上在外部接入交换机时，容易出现环路，造成网络风暴，模块间如果有两路以上互联，也会造成网络风暴；

2）为避免网络风暴，设计雷达处理机使用一路网口对外连接交换机时，多个调试机共享一路以太网链路，带宽受限，且该路网口对应的模块出现故障时，会影响其他模块的调试，可靠性差；

3）为避免网络风暴，设计模块间使用一路网口进行网络通信时，模块多个网络终端器件共享一路以太网链路，带宽受限。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种雷达处理机以太网调试动态重构系统，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一种雷达处理机以太网调试动态重构系统，包括：

多个以太网二层交换芯片MV88E6185，分别在雷达处理机中各个模块内设置，与对应模块内的网络终端器件间通过SGMII接口连接，以及采用MAC层直接通信，以节省大量以太网物力层器件以及布线成本；各个以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联，以提升模块间通信带宽，将对应的通信端口链路聚合成一个汇聚组，一个汇聚组可以认为是一个逻辑上的物理端口，可规避网络回路的形成，避免网络风暴，此外，同一汇聚组的两条以太网链路可实现动态备份，能够进一步提升通信带宽以及通信可靠性；

两个PHY器件，在雷达处理机中两个模块内分别设置；每个PHY器件与对应模块内的以太网二层交换芯片MV88E6185连接，将连接的通信端口转化为标准以太网通信端口连接至雷达处理机外部交换机或调试机，可降低模块间的耦合性；

多个板控芯片STM32F103处理器，分别在雷达处理机中各个模块内设置，通过MDIO接口访问、控制对应模块内以太网二层交换芯片MV88E6185；各个板控芯片STM32F103处理器间通过RS485总线互联，构成健康管理系统；健康管理系统基于用户策略对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口状态进行实时监控，以及对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口模式进行实时配置更新，实现对雷达处理机以太网调试系统的动态重构，以提升网络通信效率，以及避免产生网络风暴。

根据本申请的至少一个实施例，上述的雷达处理机以太网调试动态重构系统中，雷达处理机中包括主控模块、信号处理模块1、信号处理模块2、信号处理模块3；其中，

主控模块内配置有两个CPU处理器；

信号处理模块1、信号处理模块2、信号处理模块3内均配置有四个DSP处理器；

主控模块、信号处理模块1内以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联；

信号处理模块1、信号处理模块2内以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联；

信号处理模块2、信号处理模块3内以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联；

一个PHY器件在主控模块内设置，另一个PHY器件在信号处理模块1内设置。

根据本申请的至少一个实施例，上述的雷达处理机以太网调试动态重构系统中，健康管理系统基于用户策略对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口状态进行实时监控，以及对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口模式进行实时配置更新，实现对雷达处理机以太网调试系统的动态重构，以提升网络通信效率，以及避免产生网络风暴，包括：

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块1、信号处理模块2、信号处理模块3内板控芯片STM32F103处理器握手超时，则打开主控模块内以太网二层交换芯片MV88E6185与其内两个CPU处理器的通信端口，以及打开主控模块对外的通信端口，并对该通信端口进行实时监控；

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块1内板控芯片STM32F103处理器握手正常，则打开主控模块、信号处理模块1间两路通信端口，并配置使能以太网二层交换芯片MV88E6185的链路聚合功能；

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块2、信号处理模块3内板控芯片STM32F103处理器握手正常，则命令信号处理模块1使能连接信号处理模块2的两路通信端口，使能链路聚合功能，命令信号处理模块2使能连接信号处理模块1的两路通信端口，使能链路聚合功能，以及命令信号处理模块2使能连接信号处理模块3的两路通信端口，使能链路聚合功能，以及命令信号处理模块3使能连接信号处理模块2的两路通信端口，使能链路聚合功能；

主控模块内板控芯片STM32F103处理器查询其内以太网二层交换芯片MV88E6185对外通信网络物理链路状态，如果为正常，则使能其内的MAC层接口，根据其内PHY器件协商的速率、模式动态配置MAC层接口速率、模式，默认信号处理模块1对外通信网口关闭；

主控模块内板控芯片STM32F103处理器查询其内以太网二层交换芯片MV88E6185对外通信网络物理链路状态，如果为断开，则查询信号处理模块1对外通信的网络物理链路状态，如果为正常，则通知信号处理模块1内的板控芯片STM32F103处理器使能对外通信网口，同时根据其内PHY器件协商的速率、模式动态配置MAC接口速率、模式。

本申请至少具有以下有益技术效果：

提供一种雷达处理机以太网调试动态重构系统，其通过以太网二层交换芯片MV88E6185的链路聚合技术，实现模块间以及雷达处理机对外的以太网通信速率提升，并实现了通信负载均衡，通信带宽高，设计雷达处理机内部通信以及对外通信为双链路冗余通信方式，高了通信链路可靠性，保证系统可靠，此外，基于冗余通信方式，实时监控调试场景，动态调整对外通信链路，避免单个模块故障影响其他模块调试，降低模块间耦合性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的雷达处理机以太网调试动态重构系统的示意图；

图2是本申请实施例提供的主控模块内板控芯片STM32F103处理器执行程序流程图；

图3是本申请实施例提供的信号处理模块1内板控芯片STM32F103处理器执行程序流程示意图；

图4是本申请实施例提供的信号处理模块2、信号处理模块3内板控芯片STM32F103处理器执行程序流程示意图。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其位置关系仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。

本申请实施例提供如图1所示的雷达处理机以太网调试动态重构系统，其中，雷达处理机包括主控模块、信号处理模1、信号处理模块2、信号处理模块3。

主控模块与信号处理模1、信号处理模块2、信号处理模块3基于以太网二层交换芯片MV88E6185芯片的硬件电路设计技术设计。传统设计以太网二层交换芯片MV88E6185每个端口与网络终端器件或其他网络以太网二层交换芯片MV88E6185通信时，以太网二层交换芯片MV88E6185与网络终端器件需要各自设计PHY器件电路实现连接，PHY器件之间使用物理层通信协议实现握手、自协商，匹配到适合两端的通信速率、双工模式等，并根据协商结果设置MAC层接口。本申请实施例中，设计主控模块上两个CPU处理器为PowerPC处理器，运行的操作系统为VxWorks RTOS，PowerPC处理器直接通过SGMII接口与以太网二层交换芯片MV88E6185相连；信号处理模1、信号处理模块2、信号处理模块3中均包含4个DSP处理器TMS320C6678，每个DSP处理器也通过SGMII接口直接与以太网二层交换芯片MV88E6185相连。

主控模块与信号处理模1、信号处理模块2、信号处理模块3中网络终端器件与以太网二层交换芯片MV88E6185之间均采用MAC层直连通信，没有PHY器件参与完成自协商工作，因此以太网二层交换芯片MV88E6185端口的模式速率需要通过板控芯片STM32F103处理器使用MDIO接口实现配置。

主控模块与信号处理模块1的以太网二层交换芯片MV88E6185均设计1路端口通过PHY器件转换为标准以太网接口对外用于连接交换机或者调试机，如果仅需要使用1块信号处理模块，则优先置于槽位1，如果使用2块信号处理模块，则分别置于槽位1与槽位，以保证交换机级联网络能正常使用。

主控模块、信号处理模1、信号处理模块2、信号处理模块3内以太网二层交换芯片MV88E6185之间通过2路Serdes接口实现级联，Serdes接口可运行SGMII、1000Base-x或者CrossChip等多种协议。

主控模块、信号处理模1、信号处理模块2、信号处理模块3内均设计有板控芯片STM32F103处理器，板控芯片STM32F103处理器之间通过RS485总线实现互联组成雷达处理机的健康管理系统，板控芯片STM32F103处理器通过MDIO接口访问与控制本模块内以太网二层交换芯片MV88E6185，负责本模块的硬件初始化（包括交换机的初始化），以及负责本模块交换机端口状态的监控以及根据策略动态调整本模块交换机端口的配置。

主控模块内板控芯片STM32F103处理器执行程序流程如图2所示。

主控模块内板控芯片STM32F103处理器上电或者复位后负责本模块的硬件初始化，包括对以太网二层交换芯片MV88E6185的端口初始化，由于两个PowerPC处理器与以太网二层交换芯片MV88E6185之间采用MAC层直连方式通信，不能开启自协商功能，板控芯片STM32F103处理器将以太网二层交换芯片MV88E6185与两个CPU处理器连接的端口强制配置为1000Mbps速率与全双工模式，并禁用自协商功能，此外，对两个PowerPC处理器网络驱动中进行定制，将网口配置为1000Mbps速率与全双工模式，关闭自协商。同时，以太网二层交换芯片MV88E6185除了对外通信的网口，其他网络端口上均没有PHY器件，设置将该器件的PPU功能禁止，每个模块的板控芯片STM32F103处理器承担以太网二层交换芯片MV88E6185的PPU功能角色。板控芯片STM32F103处理器软件设计时创建了定时任务，周期查询以太网二层交换芯片MV88E6185对外通信网口物理层状态，并根据获取状态更新以太网二层交换芯片MV88E6185对应端口的MAC层寄存器。

信号处理模块1内板控芯片STM32F103处理器执行程序流程如图3所示。信号处理模块1特殊之处，在于在主控模块未插入或者主控模块异常工作的场景下，信号处理模块1内的板控芯片STM32F103处理器要承担以太网调试系统动态重构的工作。

信号处理模块2、信号处理模块3内板控芯片STM32F103处理器执行程序流程如图4所示。信号处理模块2与信号处理模块3的板控芯片STM32F103处理器与主控模块握手成功之后，等待配置命令或者查询命令，并根据命令请求，执行相应操作并给出应答。

链路聚合同时也称为链路绑定，常应用于以太网二层交换芯片MV88E6185之间，以太网二层交换芯片MV88E6185互联的两条链路经过链路聚合实现，可称为聚合链路，对应的端口称为聚合端口。主控模块上来自两个PowerPC处理器发送到信号处理模块1的网络帧进入到以太网二层交换芯片MV88E6185中，会自动存放聚合端口的帧发送队列，聚合端口的帧分发器将这些帧按照某种算法依次发给成员端口。聚合端口的帧分发器分发顺序是先将第一个帧发给第一个成员端口，再将第二个帧发给第二个成员端口，依次循环类推，每个成员端口按照常规方法将来自帧分发器的帧发送到自己的物理链路上。假如帧分发器能够非常均匀地将帧分发给不同的成员端口，则聚合端口的带宽就等于各成员端口的带宽之和，这样就实现了雷达处理机以太网调试系统各个模块间通信链路带宽的提升和传输负载均衡，如果聚合链路中的某一条成员链路发生故障而中断了，那么聚合链路的总流量会继续由其他的成员链路来分担，这就实现了冗余通信功能，提升网络链路的通信可靠性。

雷达处理机以太网调试系统动态重构主要工作是通过健康管理系统动态调整策略实现，健康管理系统实时监控每个模块内以太网二层交换芯片MV88E6185的端口状态，调整重构策略，完成端口模式的配置更新，动态调整策略可包括以下几种：

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与各个信号处理模块内板控芯片STM32F103处理器握手超时，则认为无信号处理模块，此时仅打开主控模块层以太网二层交换芯片MV88E6185与两个CPU处理器的通信端口以及主控模块对外通信的端口，并对端口实时监控；

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块1内板控芯片STM32F103处理器握手正常，则认定信号处理模块1在线，此时分别打开主控模块与信号处理模块1两路通信端口，并配置使能以太网二层交换芯片MV88E6185的链路聚合功能；

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块2、信号处理模块3内板控芯片STM32F103处理器握手正常，则认定相应信号处理模块在线，此时命令其上游信号处理模块使能连接当前信号处理模块的两路网口，使能链路聚合功能，命令当前信号处理模块使能对上游信号处理模块的两路网口，使能链路聚合功能；

主控模块内板控芯片STM32F103处理器查询主控模块内以太网二层交换芯片MV88E6185对外通信网络物理链路状态，如果为正常，则使能对应的MAC层接口，同时根据PHY器件协商的速率与模式动态配置MAC层接口速率与模式，此时信号处理模块1对外通信网口默认关闭，避免网络风暴产生；

主控模块内板控芯片STM32F103处理器查询主控模块内以太网二层交换芯片MV88E6185对外通信网络物理链路状态，如果为断开状态，则查询信号处理模块1对外通信的网络物理链路状态，如果为正常，则通知信号处理模块1的板控芯片STM32F103处理器使能对外通信网口，同时根据PHY器件协商的速率与模式动态配置MAC接口速率与模式；

如果外部交换机支持链路聚合功能，并且同时连接了主控模块对外通信网口以及信号处理模块对外通信网口，用户可以下发命令至主控模块内板控芯片STM32F103处理器，主控模块内板控芯片STM32F103处理器使能对外通信网口，同时根据PHY器件协商的速率与模式动态配置MAC接口速率与模式，将该MAC接口配置为链路汇聚组n，主控模块内板控芯片STM32F103处理器转发命令至信号处理模块1的板控芯片STM32F103处理器，使能对应的MAC接口，同时根据PHY器件协商的速率与模式动态配置MAC接口速率与模式，并将该MAC接口也配置为链路汇聚组n，主控模块与信号处理模块1对外通信的两路网口形成了逻辑上的1路网口，提升了网络通信速率，不会产生网络风暴现象。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种雷达处理机以太网调试动态重构系统，其特征在于，包括：

多个以太网二层交换芯片MV88E6185，分别在雷达处理机中各个模块内设置，与对应模块内的网络终端器件间通过SGMII接口连接，以及采用MAC层直接通信；各个以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联，对应的通信端口链路聚合成一个汇聚组，其中，雷达处理机中模块包括主控模块、信号处理模块1、信号处理模块2以及信号处理模块3；

两个PHY器件，在主控模块、信号处理模块1两个模块内分别设置；每个PHY器件与对应模块内的以太网二层交换芯片MV88E6185连接，将连接的通信端口转化为标准以太网通信端口连接至雷达处理机外部交换机或调试机；

多个板控芯片STM32F103处理器，分别在雷达处理机中各个模块内设置，通过MDIO接口访问以及控制对应模块内以太网二层交换芯片MV88E6185；各个板控芯片STM32F103处理器间通过RS485总线互联，构成健康管理系统；健康管理系统基于用户策略对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口状态进行实时监控，以及对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口模式进行实时配置更新，实现对雷达处理机以太网调试系统的动态重构；

健康管理系统基于用户策略对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口状态进行实时监控，以及对各个以太网二层交换芯片MV88E6185通信端口模式进行实时配置更新，实现对雷达处理机以太网调试系统的动态重构，包括：

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块1、信号处理模块2或信号处理模块3内板控芯片STM32F103处理器握手超时，则打开主控模块内以太网二层交换芯片MV88E6185与其内两个CPU处理器的通信端口，以及打开主控模块对外的通信端口，并对主控模块内以太网二层交换芯片MV88E6185与其内两个CPU处理器的通信端口，以及主控模块对外的通信端口进行实时监控；

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块1内板控芯片STM32F103处理器握手正常，则打开主控模块与信号处理模块1间两路通信端口，并配置使能以太网二层交换芯片MV88E6185的链路聚合功能。

2.根据权利要求1所述的雷达处理机以太网调试动态重构系统，其特征在于，

主控模块内配置有两个CPU处理器；

信号处理模块1、信号处理模块2以及信号处理模块3内均配置有四个DSP处理器；

主控模块与信号处理模块1内以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联；

信号处理模块1与信号处理模块2内以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联；

信号处理模块2与信号处理模块3内以太网二层交换芯片MV88E6185间通过两路Serdes链路进行级联。

3.根据权利要求2所述的雷达处理机以太网调试动态重构系统，其特征在于，

如果主控模块内板控芯片STM32F103处理器与信号处理模块2以及信号处理模块3内板控芯片STM32F103处理器握手正常，则命令信号处理模块1使能连接信号处理模块2的两路通信端口，使能链路聚合功能，命令信号处理模块2使能连接信号处理模块1的两路通信端口，使能链路聚合功能，以及命令信号处理模块2使能连接信号处理模块3的两路通信端口，使能链路聚合功能，以及命令信号处理模块3使能连接信号处理模块2的两路通信端口，使能链路聚合功能。

4.根据权利要求2所述的雷达处理机以太网调试动态重构系统，其特征在于，

主控模块内板控芯片STM32F103处理器查询其内以太网二层交换芯片MV88E6185对外通信网络物理链路状态，如果为正常，则使能其内的MAC层接口，根据其内PHY器件协商的速率与模式动态配置MAC层接口速率与模式，默认信号处理模块1对外通信网口关闭；

主控模块内板控芯片STM32F103处理器查询其内以太网二层交换芯片MV88E6185对外通信网络物理链路状态，如果为断开，则查询信号处理模块1对外通信的网络物理链路状态，如果为正常，则通知信号处理模块1内的板控芯片STM32F103处理器使能对外通信网口，同时根据其内PHY器件协商的速率与模式动态配置MAC接口速率与模式。