CN116633487A - 一种基于纠错技术的数据链路传输系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于纠错技术的数据链路传输系统及方法，属于数据链路传输技术领域。本发明中，在发送端的数据流中加入冗余编码，接收端根据冗余编码对传输中产生的误码做自动纠错，这种方法拥有较强的纠正突发和随机错误的能力，使接收端不需要请求重发就可以得到正确的数据流，避免了握手和重传，提高了传输效率。同时加入了流控功能，保证了数据流的完整传输。
Description
技术领域
本发明属于数据链路传输技术领域，具体涉及一种基于纠错技术的数据链路传输系统及方法。
背景技术
在处理器芯片之间或者芯片内部包含数据链路层的通信系统中，传输的效率和准确度是衡量系统可靠性的重要指标。通常在这类传输系统中会使用检测重发机制，即发送端的数据流中加入校验信息，接收端接收数据并做相同的算法校验，将校验结果与发送端数据中的校验信息比对，正确则给出应答，错误则通知发送端重发。这样的检测重发机制每完成一次发送就需要一次握手，效率比较低，并且对于大容量数据传输或者实时性要求较高的场合，检测重发机制并不适用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种基于纠错技术的数据链路传输系统及方法，提高系统传输效率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于纠错技术的数据链路传输系统，该系统工作在应用层和物理层之间的数据链路层，包括发送通信系统和接收通信系统；
应用层和数据链路层的通信总线接口包括数据线，发送通信系统通过数据线接收应用层的数据流，发送端通信系统包括FIFO、数据切片处理模块、高速RS编码模块；总线数据进入发送端通信系统后首先进入FIFO缓存；然后进入数据切片处理模块做数据切片处理，按255字节做切片，最后剩余的数据部分不足255字节时按255字节补全，切片完成的数据流进入高速RS编码模块进行数据编码，高速RS编码模块编码完成后每255字节的数据流后自带16字节的冗余编码，编码完成的数据进入物理层，物理层根据需求转换，处理和发送数据；
接收通信系统包括高速RS解码模块、数据整合模块、FIFO；接收通信系统接收物理层总线的数据流，接收到的数据流首先进入高速RS解码模块，高速RS解码模块在对数据流进行解码时，对接收数据流中的误码做自动修正；高速RS解码模块输出的数据流进入数据整合模块，该数据整合模块对数据流做整合，去掉高速RS解码模块所输出数据的冗余编码部分和RS编码时添加的填充字节，得到有效数据，整合完成的有效数据通过FIFO缓存后进入应用层。
优选地，高速RS编码模块采用RS(255，239)编码方法进行数据编码，表示255字节的码字长度中有239字节是信息位宽度，以及16字节的冗余信息，可以纠正最多8个字节的误码，高速RS解码模块采用与RS(255，239)编码方法相应的解码方法进行数据解码。
优选地，应用层和数据链路层的通信总线接口还包括控制线，控制线中的READY由数据链路层发出，用于流量控制，拉高表示应用层可接收数据；控制线中的其他信号VALID、KEEP、LAST均由应用层发出；其中，VALID指示应用层是否有待发出有效数据；KEEP指示DATA的各个字节是否有效；LAST表示当前是应用层该次传输中的最后一个时钟。
优选地，高速RS解码模块在对接收数据流中的误码做自动修正的同时还给出修正信息指示：ERR_FOUND、ERR_CNT和FAIL；其中，ERR_FOUND指示高速RS解码模块是否自动修正了错误信息；ERR_CNT指示高速RS解码模块修正错误信息的字节数；FAIL表示错误字节数超过了可修正的字节数，如果FAIL是高电平，则通知应用层检查链路状况。
优选地，发送端通信系统中，若为64bit数据，255字节的数据需要30个时钟周期发送完成，最后一个时钟周期7个字节有效。
本发明还提供了一种采用所述系统的数据链路传输方法。
优选地，总线数据进入发送端通信系统后首先进入FIFO缓存；然后进入数据切片处理模块做数据切片处理，按255字节做切片，最后剩余的数据部分不足255字节时按255字节补全，切片完成的数据流进入高速RS编码模块进行数据编码，高速RS编码模块编码完成后每255字节的数据流后自带16字节的冗余编码，编码完成的数据进入物理层，物理层根据需求转换，处理和发送数据；
接收通信系统接收物理层总线的数据流，接收到的数据流首先进入高速RS解码模块，高速RS解码模块在对数据流进行解码时，对接收数据流中的误码做自动修正；高速RS解码模块输出的数据流进入数据整合模块，该数据整合模块对数据流做整合，去掉高速RS解码模块所输出数据的冗余编码部分和RS编码时添加的填充字节，得到有效数据，整合完成的有效数据通过FIFO缓存后进入应用层。
本发明还提供了一种采用所述数据链路传输系统的通信系统。
本发明还提供了一种所述通信系统的工作方法。
本发明还提供了一种所述方法在数据链路传输技术领域中的应用。
(三)有益效果
本发明提出一种基于纠错技术的数据链路传输系统及方法。在发送端的数据流中加入冗余编码，接收端根据冗余编码对传输中产生的误码做自动纠错，这种方法拥有较强的纠正突发和随机错误的能力，使接收端不需要请求重发就可以得到正确的数据流，避免了握手和重传，提高了传输效率。同时在控制线中实现了流控功能，保证了数据流的完整传输。
附图说明
图1为本发明的数据链路传输系统组成及原理示意图；
图2为本发明的发送通信系统原理框图；
图3为本发明的发送通信系统切片后的数据流示意图；
图4为本发明的发送通信系统快速RS编码后波形示意图；
图5为本发明的接收通信系统原理框图；
图6为本发明的数据整合模块功能示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出一种基于纠错技术的数据链路传输系统及方法。在发送端的数据流中加入冗余编码，接收端根据冗余编码对传输中产生的误码做自动纠错(修正)，这种方法使接收端不需要请求重发就可以得到正确的数据流，提高了传输效率。
纠错算法有很多种，本发明中选择使用纠错能力较强的Reed-Solomon编码，简称RS编码。RS编码的参数表示方法为RS(n，k)，其中n是码长，k是有效信息位长。具体地，选择RS(255，239)，表示255字节的码字长度中有239字节是信息位宽度，以及16字节的冗余信息，可以纠正最多8个字节的误码。这样，RS(255，239)编码可以达到3.34％的纠正率，能够满足需求。为了适应高速率的传输需求，该系统中要用并行高速RS编解码。
基于以上原理，实现本发明的数据链路传输方法的基于纠错技术的数据链路传输系统工作在应用层和物理层之间的数据链路层，如图1所示。该数据链路传输系统主要包括发送通信系统和接收通信系统两大部分。
发送通信系统的原理框图如图2。应用层和数据链路层的通信总线接口包括数据线和控制线。发送通信系统通过数据线DATA接收应用层的数据流，控制线中的READY由数据链路层发出，用于流控，拉高表示应用层可接收数据；控制线中的其他信号VALID，KEEP，LAST均由应用层发出；其中，VALID指示应用层是否有待发出有效数据；KEEP指示DATA的各个字节是否有效；LAST表示当前是应用层该次传输中的最后一个时钟。由控制线中的VALID和READY联合控制，可以保证发送通信系统数据受控，接收准备好才发送。发送端通信系统包括FIFO、数据切片处理模块、高速RS编码模块；总线数据进入发送端通信系统后首先进入FIFO缓存，增加系统的稳定性；然后进入数据切片处理模块做数据切片处理，按255字节做切片，最后剩余的数据部分不足255字节时按255字节补全，切片完成的数据流时序如图3所示。图3以64bit数据为例，255字节的数据需要30个时钟周期发送完成，最后一个时钟周期7个字节有效，切片完成的数据流进入高速RS编码模块；高速RS编码模块编码完成后每255字节的数据流后会自带16字节的冗余编码，如图4所示。编码完成的数据就可以进入物理层，物理层根据需求转换，处理和发送数据。
接收通信系统的框图如图5所示。接收通信系统包括高速RS解码模块、数据整合模块、FIFO；接收通信系统接收物理层总线的数据流，接收到的数据流首先进入高速RS解码模块，高速RS解码模块在对数据流进行解码时，对接收数据流中的误码做自动修正，同时给出修正信息指示：ERR_FOUND、ERR_CNT和FAIL；其中，ERR_FOUND指示高速RS解码模块是否自动修正了错误信息；ERR_CNT指示高速RS解码模块修正错误信息的字节数；FAIL表示错误字节数超过了可修正的字节数，如果FAIL是高电平，说明错误率超过了3.34％，此时通知应用层检查链路状况；高速RS解码模块输出的数据流进入数据整合模块，该数据整合模块主要对数据流做整合，去掉高速RS解码模块所输出数据的冗余编码部分和RS编码时添加的填充字节，得到有效数据，如图6所示；整合完成的有效数据通过FIFO缓存后进入应用层。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于纠错技术的数据链路传输系统，其特征在于，该系统工作在应用层和物理层之间的数据链路层，包括发送通信系统和接收通信系统；
应用层和数据链路层的通信总线接口包括数据线，发送通信系统通过数据线接收应用层的数据流，发送端通信系统包括FIFO、数据切片处理模块、高速RS编码模块；总线数据进入发送端通信系统后首先进入FIFO缓存；然后进入数据切片处理模块做数据切片处理，按255字节做切片，最后剩余的数据部分不足255字节时按255字节补全，切片完成的数据流进入高速RS编码模块进行数据编码，高速RS编码模块编码完成后每255字节的数据流后自带16字节的冗余编码，编码完成的数据进入物理层，物理层根据需求转换，处理和发送数据；
接收通信系统包括高速RS解码模块、数据整合模块、FIFO；接收通信系统接收物理层总线的数据流，接收到的数据流首先进入高速RS解码模块，高速RS解码模块在对数据流进行解码时，对接收数据流中的误码做自动修正；高速RS解码模块输出的数据流进入数据整合模块，该数据整合模块对数据流做整合，去掉高速RS解码模块所输出数据的冗余编码部分和RS编码时添加的填充字节，得到有效数据，整合完成的有效数据通过FIFO缓存后进入应用层。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，高速RS编码模块采用RS(255，239)编码方法进行数据编码，表示255字节的码字长度中有239字节是信息位宽度，以及16字节的冗余信息，可以纠正最多8个字节的误码，高速RS解码模块采用与RS(255，239)编码方法相应的解码方法进行数据解码。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，应用层和数据链路层的通信总线接口还包括控制线，控制线中的READY由数据链路层发出，用于流量控制，拉高表示应用层可接收数据；控制线中的其他信号VALID、KEEP、LAST均由应用层发出；其中，VALID指示应用层是否有待发出有效数据；KEEP指示DATA的各个字节是否有效；LAST表示当前是应用层该次传输中的最后一个时钟。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，高速RS解码模块在对接收数据流中的误码做自动修正的同时还给出修正信息指示：ERR_FOUND、ERR_CNT和FAIL；其中，ERR_FOUND指示高速RS解码模块是否自动修正了错误信息；ERR_CNT指示高速RS解码模块修正错误信息的字节数；FAIL表示错误字节数超过了可修正的字节数，如果FAIL是高电平，则通知应用层检查链路状况。
5.如权利要求1至4中任一项所述系统，其特征在于，发送端通信系统中，若为64bit数据，255字节的数据需要30个时钟周期发送完成，最后一个时钟周期7个字节有效。
6.一种采用如权利要求1至5中任一项所述系统的数据链路传输方法。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，总线数据进入发送端通信系统后首先进入FIFO缓存；然后进入数据切片处理模块做数据切片处理，按255字节做切片，最后剩余的数据部分不足255字节时按255字节补全，切片完成的数据流进入高速RS编码模块进行数据编码，高速RS编码模块编码完成后每255字节的数据流后自带16字节的冗余编码，编码完成的数据进入物理层，物理层根据需求转换，处理和发送数据；
接收通信系统接收物理层总线的数据流，接收到的数据流首先进入高速RS解码模块，高速RS解码模块在对数据流进行解码时，对接收数据流中的误码做自动修正；高速RS解码模块输出的数据流进入数据整合模块，该数据整合模块对数据流做整合，去掉高速RS解码模块所输出数据的冗余编码部分和RS编码时添加的填充字节，得到有效数据，整合完成的有效数据通过FIFO缓存后进入应用层。
8.一种采用如权利要求1至5中任一项所述数据链路传输系统的通信系统。
9.一种如权利要求8所述通信系统的工作方法。
10.一种如权利要求6或7所述方法在数据链路传输技术领域中的应用。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117914449A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 长光卫星技术股份有限公司 | 一种基于纠错码的测控链路传输系统、方法、设备及介质 |
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2023
- 2023-05-12 CN CN202310535278.8A patent/CN116633487A/zh active Pending
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| CN117914449B (zh) * | 2024-03-19 | 2024-05-31 | 长光卫星技术股份有限公司 | 一种基于纠错码的测控链路传输系统、方法、设备及介质 |
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