CN116054837A - 一种通用gtx解码的方法 - Google Patents

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郭海兵
李云玲
赵明涛
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Abstract

本发明公开了一种通用GTX解码的方法，设置GTX通讯协议，设置空闲码为BC；等待数据到来；根据接收到的标识码charisk；根据前面得到的字节颠倒标识inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund进行原始数据的恢复，需要根据二者的情况决定数据数据恢复的高8位和低8位的数据来源；对数据进行接收，进入数据数据写FIFO，等待标识码rxchrisk为11，本方法以XILINX的Artix7系列的FPGA为依托，经过大量的试验和实际工程应用，实现了一种通用GTX解码的方法，使得GTX解码的成功率大大提高，大大缩短了系统开发的时间，降低了系统的复杂度，使用者只需要按照本发明实现的方法，就可以做到误码率基本降低到0，同时克服了不同厂家的兼容的问题，准确率高，通用性强，适应性强，可移植性强。

Description

一种通用GTX解码的方法
技术领域
本发明涉及GTX解码领域，具体为一种通用GTX解码的方法。
背景技术
在现代通信领域，随着数据通讯数据量的增多，数据通讯速率也越来越高，从开始的Kbps，到后来的Mbps，再到现在的Gbps，通讯速率越来越高，而GTX作为近几年兴起来的高速通信也备受关注。
GTX通讯采用串行通讯的方式，只需要收发各一对信号，速率现在最高可以达到20Gbps。现在很多器件，包括XILINX的FPGA以及Intel的Cyclone系列FPGA内部都集成了GTX，给开发者提供了很大的便利。但是GTX通讯由于速率达到Gbps，相应的也还会带来很多的问题。一是不同厂家的兼容性上，在不同厂家的FPGA器件进行通讯时，会面临大小端问题、编码格式不兼容等问题；二是，由于速率的提高，GTX在通讯的时候会面临数据前后字节的翻转，带来数据解析上的困难，甚至带来数据的误码，造成功能性的故障，大部分的应用场景，为了解决这个问题，开发者一般在应用层添加校验，当校验不通过时，舍弃当前拍的数据，在享受高速通讯的时候，不得不面临丢拍的问题。在某些非实时场合，这样还是可以接受的，但是在一些实时应用的场合，这样的结果显然是不可接受的，这也在某方面限制了GTX在某些场合的应用，目前还没有一个通用的解决办法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种通用GTX解码的方法，以解决上述背景技术提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种通用GTX解码的方法，具体方法如下：
S01：设置GTX通讯协议，设置空闲码为BC，并且设置前两个16位数据中插入空闲码BC，同时设置在有效数据的最后加入两个无意义的16位数据；
S02：等待数据到来，根据标识码charisk以及接收数据rxdata，判断是否需要进行接收字节颠倒，并设置字节颠倒标识inv_byte；
S03：根据接收到的标识码charisk，判断是否需要进行字节拼凑，并对字节拼凑标识rcv_dund进行置位，并设置等待机制，如果标识符charisk没有按照预期到来，则回到最S01；
S04：根据前面得到的字节颠倒标识inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund进行原始数据的恢复，需要根据二者的情况决定数据数据恢复的高8位和低8位的数据来源；
S05：对数据进行接收，进入数据数据写FIFO，等待标识码rxchrisk为11，回到S02。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S01中在有效数据的最后加入两个无意义的16位数据,标识符charisk仍然定义为00。
作为本发明的一种优选技术方案，所述有效数据是当前拍数据和下一拍数据的组合，或者是当前拍数据的颠倒。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S03中需要完成对字节颠倒顺序inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund根据不同的情况，进行不同的设置，同时要把插入BC和丢掉BC的情况完全考虑在内，以防造成数据的丢失和误判。
作为本发明的一种优选技术方案，所述S05还设置了高位先写还是低位先写的使能位，并且设置了高16位和低16位数据颠倒的使能位；使用者根据使用的情况进行配置即可，兼容了市面上大小端不兼容的问题，同时兼容了先收低位还是先收高位的不同情况。
本发明的有益效果是：本方法以XILINX的Artix7系列的FPGA为依托，经过大量的试验和实际工程应用，实现了一种通用GTX解码的方法，使得GTX解码的成功率大大提高，大大缩短了系统开发的时间，降低了系统的复杂度，使用者只需要按照本发明实现的方法，就可以做到误码率基本降低到0，同时克服了不同厂家的兼容的问题，准确率高，通用性强，适应性强，可移植性强。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明空闲状态下标识符charisk和接收数据示意图；
图3为本发明的完整数据包定义示意图；
图4为本发明的chrisk为10并且rxdata为BC5A示意图；
图5为本发明的chrisk为01并且rxdata为5ABC示意图；
图6为本发明的判断空闲码与有效数据流程图；
图7为本发明的数据正常接收情况示意图；
图8为本发明的高8位和低8位翻转的情况示意图；
图9为本发明的字节顺序正常且插入BC情况示意图；
图10为本发明的字节顺序颠倒且插入BC情况示意图；
图11为本发明的字节顺序正常且丢BC的情况示意图；
图12为本发明的字节顺序颠倒且丢BC的情况示意图；
图13为本发明的设置字节颠倒标识inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund流程图；
图14为本发明的根据inv_byte和rcv_dund读取数据流图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种通用GTX解码的方法，具体方法如下：
S01：设置GTX通讯协议，设置空闲码为BC，并且设置前两个16位数据中插入空闲码BC，同时设置在有效数据的最后加入两个无意义的16位数据；
S02：等待数据到来，根据标识码charisk以及接收数据rxdata，判断是否需要进行接收字节颠倒，并设置字节颠倒标识inv_byte；
S03：根据接收到的标识码charisk，判断是否需要进行字节拼凑，并对字节拼凑标识rcv_dund进行置位，并设置等待机制，如果标识符charisk没有按照预期到来，则回到最S01；
S04：根据前面得到的字节颠倒标识inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund进行原始数据的恢复，需要根据二者的情况决定数据数据恢复的高8位和低8位的数据来源；
S05：对数据进行接收，进入数据数据写FIFO，等待标识码rxchrisk为11，回到S02。
实施例：一种通用GTX解码的方法，第一是对GTX的设置上；如图2所示为空闲状态下GTX上标识符charisk和接收数据rxdata的对应关系；设置有效数据的第一个16位数据位BC5A，对应的charisk设置为10；第二个16位数据位ID+BC，对应的charisk位01，后面的开始是实际的应用数据，对应的charisk为00，为了减小数据包最后处理的麻烦，在应用层数据最后加上两个无用的16位数据位，完整的数据包定义如图3所示；
从图3中可以看出，本发明将在前两个16数据中，加入空闲码BC，就是为了更加后面步骤中更加有效的恢复有效数据，保证数据的准确率，在最后应用的数据的后面，加入了两个无效的16位数据，但是标识符charisk仍然定义为00，也是为了后面步骤中恢复数据用的。
第二是如何判断有效数据的到来；从图3中可以看出来，判断有效数据的到来，就是要准确的识别出包头。GTX之所以没有一个通用的解码方法，就是因为在空闲码和有效数据切换的时候，会存在很多不确定的情况，必须要把这些情况考虑全面，才能保证数据正确接收，不丢包。之所以选择第一个16位数据为BC5A，就是因为空闲码也是BC，这样就能保证5A一定是和BC同时出现的。因为在GTX中会存在高8位和低8位翻转的情况，所以需要考虑两种情况，第一种情况如图4所示。这种情况说明数据被正常接收，那么字节颠倒标识inv_byte设置为0，表示不需要进行高8位和低8位的颠倒。
第二种情况如图5所示；从图中可以看出，此时接收端没有按照正常情况下接收到BC5A，二是接收到5ABC，这种情况下，说明GTX链路发生了高8位和低8位的翻转，需要对后面所有数据进行翻转，那么字节颠倒标识inv_byte设置为1，表示后面的数据高8位和低8位都需要进行颠倒；具体流程如图6所示。
第三是根据下一拍的标识符判断是否需要进行字节拼凑。在上一步完成BC5A的识别以后，按照正常的道理，只要根据字节颠倒标识inv_byte进行数据的接收即可。但是如果真这样的话，就会造成很多情况下数据包的丢失，这也是现在很多数据处理系统没有处理好的地方，本发明的第二个突破点就是在识别第一个有效数据以后，后面再加了一包ID+BC的数据，对后面的数据进行判断。具体来说，第一种情况如图7所示。在这种情况下，收到BC5A以后，第二拍数据收到ID+BC，并且标识符charisk为01，这种情况就是最正常的情况，那么字节拼凑标识rcv_dund置0，表示不需要进行数据拼凑。
第二种情况如图8所示；这种情况下，接收到5ABC以后，第二拍接收到BC+ID，并且对应的标识符charisk为10，说明只有字节颠倒标识inv_byte为1，只是接收数据的高8位和低8位的数据颠倒位置，字节拼凑标识rcv_dund设置为0，表示不需要进行数据的拼凑。
第三种情况如图9所示；在收到BC5A以后，理论上下一拍应该是ID+BC，但是GTX的特点就是会丢空闲码或者插入空闲码，异常情况下，下一拍出现了BCBC，对应的标识符charisk为11，这说明GTX插入了BC。很多应用场合在碰到这种情况，可能就把这包数据丢掉了造成数据包的丢失，本发明的突破点就在于能考虑这种情况并进行识别，进而得到正确的数据包，这种情况下，对应的后面的数据就要进行拼凑，如图9中所示，那么字节拼凑标识rcv_dund需要置1。
第四种情况如图10所示；在收到5ABC以后，理论上下一拍应该是BC+ID，但是GTX同样的插入了BC，下一拍出现了BCBC，对应的标识符charisk为11，这说明GTX插入了BC。很多应用场合在碰到这种情况，可能就把这包数据丢掉了造成数据包的丢失，本发明的突破点就在于能考虑这种情况并进行识别，进而得到正确的数据包，这种情况下，除了字节颠倒标识inv_byte置1，对应的后面的数据也要进行拼凑，如图10中所示，那么字节拼凑标识rcv_dund需要置1。
第五种情况如图11所示；在收到BC5A以后，理论上下一拍应该是ID+BC，但是GTX发生了异常，丢掉了BC，下一拍直接就是ID+数据，对应的charisk为00，这种情况也是经常会出现的异常情况，如果考虑不全就会造成数据的丢失，这种情况下，对应的后面的数据就要进行拼凑，如图11中所示，那么字节拼凑标识rcv_dund需要置1。
第六种情况如图12所示；在收到5ABC以后，理论上下一拍应该是BC+ID，但是GTX发生了异常，丢掉了BC，下一拍直接就是数据+ID，对应的charisk为00，这种情况也是经常会出现的异常情况，如果考虑不全就会造成数据的丢失，这种情况下，除字节颠倒标识inv_bye置1，对应的后面的数据就要进行拼凑，如图12中所示，那么字节拼凑标识rcv_dund需要置1。
基于上面六种情况，本步骤需要完成对字节颠倒顺序inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund根据不同的情况，进行不同的设置，同时要把插入BC和丢掉BC的情况完全考虑在内，才不会造成数据的丢失和误判，具体流程如图13所示。第一种情况为首先判断是否插入BC，也就是判断charisk是否为11，如果插入了BC，那么就需要再等一拍，查看下一拍的情况，如果下一拍为charisk为00，说明需要进行字节拼凑，rcv_dund置1，否则直接回到idle状态，等待下一次数据的到来；第二种情况为判断是否丢掉BC，也就是charisk是否为00，如果确实丢掉BC，那么就需要置位字节拼凑标识rcv_dund，进入工作状态；第三种情况，标识符charisk既不是11，也不是00，说明BC没有插入或者丢掉，那么就直接进入工作状态，字节拼凑标识rcv_dund不需要置位。
第四是根据字节颠倒标识inv_byte和字节颠倒标识rcv_dund进行数据的接收，情况如图7-图12所示，根据二者的状态，有效数据应该是当前拍数据和下一拍数据的组合，或者是当前拍数据的颠倒。具体流程如图14所示。流程基本是按照上述几种情况进行数据读取，当程序判断charisk出现11时，说明空闲码BC出现，那么就表示本帧数据传输完成，退回到idle状态，等待下一包数据的到来。
第五是根据第四步得到的数据，将数据写入FIFO中，供给后面的应用层数据使用。同时将程序退回到idle状态，等待下一包数据的到来。为了兼容是市面上的GTX，本步骤设置了高位先写还是低位先写的使能位，并且设置了高16位和低16位数据颠倒的使能位。使用者根据使用的情况进行配置即可，兼容了市面上大小端不兼容的问题，同时兼容了先收低位还是先收高位的不同情况。
综上，本发明实现了一种通用GTX解码的方法，兼容市面上各类GTX，同时按照本发明实现的解码方法，能正确的接收数据，适应性强，可移植性强，准确率高，误码率降低到0，并且经过大量的试验和工程验证，可以作为一种通用的GTX解码方法来使用。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种通用GTX解码的方法，其特征在于：具体方法如下：
S01：设置GTX通讯协议，设置空闲码为BC，并且设置前两个16位数据中插入空闲码BC，同时设置在有效数据的最后加入两个无意义的16位数据；
S02：等待数据到来，根据标识码charisk以及接收数据rxdata，判断是否需要进行接收字节颠倒，并设置字节颠倒标识inv_byte；
S03：根据接收到的标识码charisk，判断是否需要进行字节拼凑，并对字节拼凑标识rcv_dund进行置位，并设置等待机制，如果标识符charisk没有按照预期到来，则回到最S01；
S04：根据前面得到的字节颠倒标识inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund进行原始数据的恢复，需要根据二者的情况决定数据数据恢复的高8位和低8位的数据来源；
S05：对数据进行接收，进入数据数据写FIFO，等待标识码rxchrisk为11，回到S02。
2.根据权利要求1所述的一种通用GTX解码的方法，其特征在于：所述S01中在有效数据的最后加入两个无意义的16位数据,标识符charisk仍然定义为00。
3.根据权利要求2所述的一种通用GTX解码的方法，其特征在于：所述有效数据是当前拍数据和下一拍数据的组合，或者是当前拍数据的颠倒。
4.根据权利要求1所述的一种通用GTX解码的方法，其特征在于：所述S03中需要完成对字节颠倒顺序inv_byte和字节拼凑标识rcv_dund根据不同的情况，进行不同的设置，同时要把插入BC和丢掉BC的情况完全考虑在内，以防造成数据的丢失和误判。
5.根据权利要求1所述的一种通用GTX解码的方法，其特征在于：所述S05还设置了高位先写还是低位先写的使能位，并且设置了高16位和低16位数据颠倒的使能位；使用者根据使用的情况进行配置即可，兼容了市面上大小端不兼容的问题，同时兼容了先收低位还是先收高位的不同情况。
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