CN115878535A - 基于PCIe非透明桥的图像处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备。所述设备包括：控制板卡、PCIe交换板卡以及图像业务处理板卡；其中，所述控制板卡配置为，通过PCIe非透明桥端口接入PCIe交换板卡，与PCIe交换板卡下挂的图像业务处理板卡的PCIe RC端口进行通信连接；所述控制板卡配置为，对用于安装图像业务处理板卡的槽位遍历得到通信地址路由表并下发给图像业务处理板卡，以在板卡之间通过查表进行通信。采用本申请方案，不再限制接入PCIe交换板卡的视频业务处理板卡必须选用支持PCIe EP模式的处理单元芯片，以实现接入交换板卡的视频业务板卡不限制处理器支持的PCIe接口模式。

Description

基于PCIe非透明桥的图像处理设备

技术领域

本发明实施例涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备。

背景技术

在视频处理设备方案中，PCIe通信是一种常用的通信方式，此种方案可以有效的提高节点之间的通信带宽，同时还方便进行级联扩展。常规PCIe通信架构方案具有1个RC端口、1个NT端口以及多个EP端口，但是此类方案限制视频业务处理板卡必须选用支持EP模式的处理单元芯片，否则无法使用该类处理单元芯片，增加了处理芯片的使用限制。

发明内容

本发明实施例中提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备，以实现接入PCIe交换板卡的所有板卡(包括控制板卡、视频业务处理板卡)不限制处理器支持的PCIe接口模式。

本发明实施例中提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备，包括：控制板卡、PCIe交换板卡以及图像业务处理板卡；其中，

所述控制板卡配置为，通过PCIe非透明桥端口接入PCIe交换板卡，与PCIe交换板卡通过控制板卡的PCIe RC端口进行通信连接；

所述图像业务处理板卡配置为，通过PCIe非透明桥端口接入PCIe交换板卡，与PCIe交换板卡通过图像业务处理板卡的PCIe RC端口进行通信连接；

所述控制板卡配置为，对用于安装图像业务处理板卡的槽位遍历得到通信地址路由表并下发给图像业务处理板卡，以在板卡之间通过查表进行通信。

本发明实施例中提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备。所述设备包括：控制板卡、PCIe交换板卡以及图像业务处理板卡；其中，所述控制板卡通过PCIe交换板卡支持的PCIe非透明桥端口与下挂的图像业务处理板卡的PCIe RC端口进行通信连接；所述控制板卡配置为，对用于安装图像业务处理板卡的槽位遍历得到通信地址路由表并下发给图像业务处理板卡，以在板卡之间通过查表进行通信。采用本申请方案，不再限制视频业务处理板卡必须选用支持EP模式的处理单元芯片，以实现接入PCIe交板卡的板卡不限制处理器支持的PCIe接口模式。

上述发明内容仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例中提供的一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备的结构框图；

图2是本发明实施例中提供的一种总体框架简要示意框图；

图3是本发明实施例中提供的一种控制主机细化架构框图；

图4是本发明实施例中提供的一种设备柜方案细化架构框图；

图5是本发明实施例中提供的另一种设备柜方案细化架构框图；

图6是本发明实施例中提供的一种系统业务初始化简要流程图。

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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

图1是本发明实施例中提供的一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备的结构框图。本申请实施例可适用基于PCIe非透明桥的图像处理的情况。如图1所示，本申请实施例中的基于PCIe非透明桥的图像处理设备，可包括：控制板卡110、PCIe交换板卡(交换板卡包含主交换板卡、从交换板卡和扩展级联板卡三者最少一个)120以及图像业务处理板卡130；其中，

所述控制板卡110配置为，通过PCIe交换板卡120支持的PCIe非透明桥端口与下挂的图像业务处理板卡130的PCIe RC端口进行通信连接；

其中，所述控制板卡配置为，通过PCIe非透明桥端口接入PCIe交换板卡，与PCIe交换板卡通过控制板卡的PCIe RC端口进行通信连接；所述图像业务处理板卡配置为，通过PCIe非透明桥端口接入PCIe交换板卡，与PCIe交换板卡通过图像业务处理板卡的PCIe RC端口进行通信连接。

所述控制板卡110配置为，对用于安装图像业务处理板卡的槽位遍历得到通信地址路由表并下发给图像业务处理板卡，以在板卡之间通过查表进行通信。

其中，控制板卡110可以是指用于遍历查找所有槽位并形成一份PCIe通信地址查找表，之后下发给所有槽位图像业务处理卡，在控制板卡和图像业务处理板卡之间、图像业务处理板卡和图像业务处理板卡之间通过查表进行通信。

PCIe交换板卡120可以是指主交换板卡、从交换板卡和扩展级联板卡的统称，包括三者中的最少一个。PCIe交换板卡支持的PCIe非透明桥可以是指用于嵌入式智能I/O板卡，它连接两个独立的处理器域,从设备侧的资源和地址对主设备侧的主系统是不可见的。允许从设备侧的本地处理器独立地配置和控制其子系统。从设备侧和主设备侧的地址完全独立。

图像业务处理板卡130可以是指用于对图像业务信号输入接口输入的图像信号进行处理的板卡，例如通过PCIe交换板卡支持的PCIe非透明桥端口与下挂的图像业务处理板卡的PCIe RC端口进行通信连接。其中，所述图像业务处理板卡至少支持PCIe的RC模式。

本发明实施例提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备，控制板卡110通过PCIe交换板卡120支持的PCIe非透明桥端口与下挂的图像业务处理板卡130的PCIe RC端口进行通信连接，对用于安装图像业务处理板卡的槽位遍历得到通信地址路由表并下发给图像业务处理板卡，以在板卡之间通过查表进行通信。采用全NT端口PCIe通信架构，实现全RC端口间通信，实现对不同PCIe接口规格处理器的良好兼容。

在常规PCIe通信架构应用于视频拼接处理器设备中，视频拼接处理器设备具有1个主控板卡通过RC端口接入PCIe交换机，多个PCIe业务卡通过EP端口接入PCIe交换机，主控板卡完成整个业务卡的PCIe枚举和业务配置。在常规的PCIe架构，业务卡处理器或FPGA必须支持PCIe EP模式，主控板卡位置固定，需位于控制主机内，且只有一个，工作稳定性较差。

在PCIe交换机的级联设备中，每个PCIe子系统单独工作，通过PCIe交换机完成子系统间的数据交换，且支持多个PCIe交换机备份，每个PCIe子系统包括主控板卡、交换板卡和业务板卡。业务卡处理单元必须支持EP模式，控制系统复杂，操作繁琐，对于用户来说，多个控制系统需要分别操作。

基于显示控制领域，常规PCIe交换方案限制业务卡处理单元必须支持EP模式，一般CPU支持RC和EP模式或者只支持RC模式，因此常规方案对处理器的兼容性差；常规PCIe交换方案只有一个主控板，稳定性差；有些方案有两个主控板但必须插入固定位置，组网不够灵活。为此，本申请方案提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备。

在本实施例的一种可选方案中，本实施方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。本实施例采用全NT端口PCIe交换架构，如图2总体框架简要示意框图所示，主机中包含主控板卡、交换板卡、业务板卡以及扩展板卡等；设备柜包含主控板卡、交换板卡以及业务板卡。全NT端口PCIe交换架构总体框架可包含如下：

A1、每个接入PCIe交换机的设备都支持RC模式，对业务板卡处理器的兼容性比较好，兼容所有支持PCIeRC接口的处理器；

A2、多个设备柜的机箱扩展堆叠时，对用户呈现一个控制系统，使用方便；

A3、支持多个主控板卡，主控板卡在主机和设备柜都支持接入；

A4、单个设备柜的机箱支持最少一个主控板卡，当多个设备柜的机箱扩展堆叠时，仅有1个主控板为主用主控板，其余均为备用主控板，可以根据稳定性需求自行搭配；

A5、单个设备柜的机箱支持≥10张业务板卡；

A6、支持1主机+5设备柜扩展级联。

本发明实施例提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备，通过采用全NT端口PCIe交换架构，实现全RC端口间通信，实现对不同PCIe接口规格处理器的良好兼容；支持多个设备柜的机箱扩展堆叠，为用户提供一个更加方便的控制系统。

在本实施例的一种可选方案中，本实施方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。在本实施例的一种可选方案中，控制主机支持2个主控板卡，如图3控制主机细化架构框图所示。

其中控制主机支持2个主控板卡，但工作的主控板卡只有一个，其余的主控板卡作为备份使用，通过主交换板下挂10个图像业务处理板卡，以及通过主机上的扩展级联板再进行设备柜的级联。

可选的，控制板卡包括至少一个主控板卡，在大于一个主控板卡情况下采用一主一备或一主多备模式，使得一个主控板卡处于工作状态时，剩余主控板卡处于备用状态；

所述控制板卡的不少于一个主控板卡安装在至少一个设备柜内，每个设备柜内配置有一个PCIe交换板卡，且通过PCIe交换板卡下挂至少一个图像业务处理板卡。

可选的，主控板卡与主交换板、主交换板与图像业务处理板卡、主交换板与扩展级联板以及通过主机上的扩展级联板再进行级联的设备柜采用PCIe与控制信号实现图像数据的传输，采用其他控制总线完成板卡的上下电控制和温度管理等。

本发明实施例提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备，单个设备柜支持最多2个主控板卡，多套机箱级联支持多个主控板卡且主控板卡可以在任意机箱里；但只有一个主用主控板卡，提供冗余稳定性的前提下提高易用性，对用户呈现一台设备。

在本实施例的一种可选方案中，本实施方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。在本实施例的一种可选方案中，设备柜与控制主机的架构完全相同，如图4设备柜方案细化架构框图所示。

其中，每个设备柜内配置的PCIe交换板卡支持连接至少一个扩展级联板卡，且通过所述扩展级联板卡对不同设备柜内配置的PCIe交换板卡进行扩展级联。

可选地，至少有一个设备柜支持至少一个扩展级联板卡，扩展级联板卡至少支持扩展级联一个设备柜，且扩展级联板卡与所有设备柜的PCIe交换板卡进行连接，连接方式包括但不限于板载高速连接器、MiniSAS HD线缆以及光纤线缆等。

每一个设备柜内至多支持配置安装两个主控板卡，且存在至少一个设备柜内配置的PCIe交换板卡与一个或两个主控板卡进行连接。

在所述控制板卡仅包括两个主控板卡时，两个主控板卡设置在同一个设备柜内，且使该设备柜内配置的PCIe交换板卡与两个主控板卡进行连接。

在所述控制板卡的个数大于两个时，各个设备柜内均配置有两个主控板卡，且每个设备柜内配置的PCIe交换板卡与设备柜内的两个主控板卡进行连接。

不同设备柜通过设备柜的预设标识信息进行区分，所述预设标识信息包括IO电平上下拉配置信息和带电可擦写可编程只读存储器的存储设备类型。

参见图4，设备柜与控制主机的架构完全相同，支持接入主控板卡和10张图像业务处理板卡。控制主机不局限在第一个位置接入，其他四个位置也可以接入。在控制主机和设备柜完全相同的基础上，控制主机和设备柜通过预设信息区分：包括但不限于IO电平上下拉和EEPROM存储设备类型等。

本发明实施例提供了一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备，设备柜与控制主机的架构完全相同，扩展方便易用，用户可以根据需求，进行多个机箱堆叠级联，且只有一个主用主控板，对用户呈现一个整体控制系统，无需分开配置不同机箱。

在本实施例的一种可选方案中，如图5另一种设备柜方案细化架构框图所示，只用于扩展级联，不支持主控板接入，通过固定的接口接入主机，从交换板下挂10个图像业务处理板卡。

在本实施例的一种可选方案中，本实施方案可以与上述一个或者多个实施例中的各个可选方案结合。如图6系统业务初始化简要流程图所示，可包括如下步骤：

S810、设备上电；

S820、主控板卡主备竞争(仅当主控板卡存在二个及以上时必须)；

S830、主用主控板卡按物理位置顺序，轮询各个位置的图像业务处理板卡，生成PCIe通信地址查找表；

S840、主用主控板卡向各图像业务处理板卡及备用主控板卡下发PCIe通信地址查找表；

S850、主控板卡下发业务配置指令，各槽位图像业务处理板卡根据PCIe通信地址查找表，查找传输数据。

其中，在所述控制板卡为主用控制板卡的情况下，所述控制板卡用于按照各个槽位的物理位置顺序，轮询各个槽位的图像业务处理板卡，生成PCIe通信地址路由表；

所述控制板卡还用于向图像业务处理板卡下发PCIe通信地址路由表；以及向图像业务处理板卡下发业务配置指令，以使槽位上的图像业务处理板卡按照PCIe通信地址路由表通过查表在板卡之间进行传输数据。同时，所述控制板卡还用于将PCIe通信地址路由表发送给备用控制板卡，以备在主用控制板卡异常时能灵活接管业务。

可选的，常规PCIe架构，主控板作为根控制器(Root complex)，其他设备作为终端设备(Endpoint device)，主控板直接按照PCIe协议标准，逐一枚举终端设备即可。

在本案的设计中，主控板和图像业务处理板卡都是通过非透明桥(Non-transparent)通信，不区分RC和EP，无法按照常规PCIe协议标准去枚举。因此本实施例设计了如图6所示的初始化流程，来完成PCIe通信系统的搭建，主控板卡遍历查找所有槽位并形成一份PCIe通信地址查找表，之后下发给所有槽位图像业务处理板卡，后续主控板卡和图像业务处理板卡之间、图像业务处理板卡和图像业务处理板卡之间直接查表通信即可。

本发明实施例提供了一种系统业务初始化流程，通过对设备上电；主控板卡主备竞争；主用主控板卡按物理位置顺序，轮询各个位置的图像业务处理板卡，生成PCIe通信地址查找表；主用主控板卡向各图像业务处理板卡及备用主控板卡下发PCIe通信地址查找表；主控板卡下发业务配置指令，各槽位图像业务处理板卡根据PCIe通信地址查找表，查找传输数据。完成了PCIe通信系统的搭建，使主控板卡和图像业务处理板卡之间、图像业务处理板卡和图像业务处理板卡之间可以直接查表通信，实现板卡之间的业务通信。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于PCIe非透明桥的图像处理设备，其特征在于，包括：控制板卡、PCIe交换板卡以及图像业务处理板卡；其中，

所述控制板卡通过PCIe非透明桥端口接入PCIe交换板卡，与PCIe交换板卡通过控制板卡的PCIe RC端口进行通信连接；

所述图像业务处理板卡通过PCIe非透明桥端口接入PCIe交换板卡，与PCIe交换板卡通过图像业务处理板卡的PCIe RC端口进行通信连接；

所述控制板卡配置为，对用于安装图像业务处理板卡的槽位遍历得到通信地址路由表并下发给图像业务处理板卡，以在板卡之间通过查表进行通信。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制板卡包括至少一个主控板卡，在大于一个主控板卡情况下采用一主一备或一主多备模式，使得一个主控板卡处于工作状态时，剩余主控板卡处于备用状态。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述控制板卡的最少一个主控板卡安装在至少一个设备柜内，每个设备柜内配置有一个PCIe交换板卡，且通过PCIe交换板卡下挂至少一个图像业务处理板卡。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，设备柜内配置的PCIe交换板卡支持连接扩展级联板卡，且通过所述扩展级联板卡对不同设备柜内配置的PCIe交换板卡进行扩展级联。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，存在至少一个设备柜内配置的PCIe交换板卡与一个或两个主控板卡进行连接。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，在所述控制板卡包括多个主控板卡时，最多两个主控板卡设置在同一个设备柜内，且使该设备柜内配置的PCIe交换板卡与两个主控板卡进行连接。

7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，至少有一个设备柜支持至少一个扩展级联板卡，扩展级联板卡至少支持扩展级联一个设备柜，且扩展级联板卡与所有设备柜的PCIe交换板卡进行连接，连接方式包括板载高速连接器、MiniSAS HD线缆以及光纤线缆。

8.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，不同设备柜通过设备柜内主控板卡的预设标识信息进行区分，所述预设标识信息包括IO电平上下拉配置信息和带电可擦写可编程只读存储器的存储设备类型。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述图像业务处理板卡至少支持PCIe的RC模式。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述控制板卡为主用控制板卡的情况下，所述控制板卡用于按照各个槽位的物理位置顺序，轮询各个槽位的图像业务处理板卡，生成PCIe通信地址路由表；

所述控制板卡还用于向图像业务处理板卡下发PCIe通信地址路由表；以及向图像业务处理板卡下发业务配置指令，以使槽位上的图像业务处理板卡按照PCIe通信地址路由表通过查表在板卡之间进行传输数据；以及，将PCIe通信地址路由表发送给备用控制板卡，以在主用控制板卡异常时接管业务。

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