CN1276371C - 基于pci共享内存的双cpu通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于PCI共享内存的双CPU通信系统，属于板内多CPU之间通信系统领域。在本系统中，BCM1250微处理器分配一段物理内存作为共享内存，设置PCI配置空间中的地址映射寄存器，PPC8245微处理器保留一段内存地址空间，设置PCI配置空间中的BAR0寄存器，将共享内存分为一从PPC8245微处理器到BCM1250微处理器的通信通道和一从BCM1250微处理器到PPC8245微处理器的通信通道，两个CPU之间通过这两个通道来实现通信。同时实现从PPC8245到BCM1250的可靠同步发送方式和从BCM1250到PPC8245的不可靠发送方式，使本发明在保证通信效率的同时，保证了系统的可靠性和稳定性。
Description
技术领域
本发明属于板内多CPU之间通信系统领域，具体涉及一种基于PCI共享内存的双CPU通信系统。
背景技术
在双CPU系统中，一个CPU作为PCI主设备，另一个作为PCI从设备，作为PCI从设备的CPU可以将自己的一段内存映射到PCI设备上(作为PCI从设备的一个功能)，作为PCI主设备的CPU可以访问这段内存，将这段内存叫做共享内存，用它来实现这两个CPU之间的通信。目前，基于双CPU结构的网络处理器通常采用BCM1250微处理器做转发，负责数据报文的转发，PPC8245微处理器做控制，负责转发表项的管理，两者通过PCI总线相互通信。其中，BCM1250微处理器作为PCI从设备，提供16M内存作为共享内存，PPC8245微处理器可通过PCI总线访问BCM1250微处理器上的16M物理内存。数据报文采用TLV方式编码，包括数据的类型、长度和数据体。但由于PPC8245微处理器下发转发表项到BCM1250微处理器，BCM1250微处理器向PPC8245微处理器上传调试信息，需要数据传输的一致性，保证共享内存访问的一致性是亟待解决的问题。
发明内容
本发明解决了双CPU基于PCI的通信共享内存访问一致性的问题，提供了一种双CPU之间的简洁、高效的通信方法。
本发明的另一个目的，在双CPU之间提供两种不同的数据传输方式。
本发明的技术内容：一种基于PCI共享内存的双CPU通信方法，其特征在于：
(1)BCM1250微处理器分配一段物理内存作为共享内存，设置PCI配置空间中的地址映射寄存器，PPC8245微处理器保留一段内存地址空间，设置PCI配置空间中的BAR0寄存器；
(2)将共享内存分为一从PPC8245微处理器到BCM1250微处理器的通信通道和一从BCM1250微处理器到PPC8245微处理器的通信通道；
(3)每个通道的一方只能读，而另一方只能写。
每个通道提供一个通道读写标志位，用于表示通道中是否有数据，通信的接收方轮循这个标志位，当有数据时，则接收数据；通信的发送方在发送数据时检查这个标志位，当没有数据时，可以发送数据，否则不可以发送数据，同时给出相应的出错信息。
每个通道进一步提供一个返回值标志位，用于表示接收方作完处理后的回应，PPC8245微处理器到BCM1250微处理器通道的发送方在给定的时间内轮循这个标志位，如在给定的时间内还没有接收方的回应，说明可能接收CPU出现异常情况，这时发送CPU需要延长等待时间，同时提示系统管理员PCI通信系统出错信息。
所述通道读写标志位的访问权限为：对于发送方，只能将通道读写标志位由无数据状态(0)改为有数据状态(1)，而接收方只能将通道读写标志位由有数据状态(1)改为无数据状态(0)。
本发明的技术效果：将共享内存分为两个通道，没有采用多通道设计，也没有采用发送和接收缓存，这样在保证通信效率的同时，尽量保持简洁。
通信协议必须保证重要数据的可靠传输，对于同步调用的通信方式，可以保证数据的可靠性，同时还保证了数据先后的一致性，而异步调用方式则不保证数据的可靠性。本发明采用两种数据传输方式保证了系统的可靠性、稳定性，且在可靠的同步发送方式中，如果在规定的时间内接受方还没有返回，则发送方必须采用相应的措施来通知系统管理员，使系统具有容错性。
接收数据的CPU通过轮循标志位的方式来判断是否有数据的到来，这种方式下的系统开销很小，且不中断同一报文的转发流程。
附图说明
图1是本发明中共享内存示意图；
图2是本发明中共享内存的结构示意图；
图3是本发明中从PPC8245微处理器到BCM1250微处理器通道的发送数据流程示意图；
图4是本发明中从BCM1250微处理器到PPC8245微处理器通道的发送数据流程示意图；
图5是本发明中两个通信的接收数据流程示意图。
具体实施方式
在本系统中，BCM1250微处理器分配16M物理内存作为共享内存，设置PCI配置空间中的地址映射寄存器；PPC8245微处理器保留16M内存地址空间，设置PCI配置空间中的BAR0寄存器。通过双方的配置，PPC8245微处理器就可以通过PCI总线访问BCM1250微处理器上的16M物理内存，完成PCI设备的初始化，同时BCM1250微处理器可以通过INTA中断PPC8245微处理器，PPC8245微处理器可以通过MAILBOX中断BCM1250微处理器，实现二者之间的中断通信。
将共享内存分为一从PPC8245微处理器到BCM1250微处理器的通信通道和一从BCM1250微处理器到PPC8245微处理器的通信通道。参考图1，共享内存的前8M为PPC8245微处理器的发送通道，BCM1250微处理器的接收通道。后8M为BCM1250微处理器的发送通道，PPC8245微处理器的接收通道，每个通道的一方只能读，而另一方只能写，这样一方面保证了两个通道的并行使用，同时也起到了数据区的读写保护。
两个通道的结构定义相同，参考图2，两个通道的前1K空间为控制头：第一个四字节整型数定义为通道读写标志位，第二个四字节整型数定义为通道返回值标志位，其它的空间暂时保留。两个通道从1K到8M的空间为数据部分，其中前32字节为数据头，第一个四字节整型数定义为数据类型标志位，第二个四字节整型数定义为数据操作标志位，第三个四字节整型数定义为数据长度标志位，其它20字节保留。即从1K+32字节之后才是具体的数据内容。
虽然两个通道的结构定义相同，但通信方式不同。PPC8245微处理器下发转发表项到BCM1250微处理器，需要可靠的传输，一方在发送数据之后，必须同步等待另一方做完处理之后的返回结果，整个过程通信才结束，类似RPC的同步调用过程。在正常情况下，由于发送函数是同步调用的，每次调用发送函数都可以成功发送数据，保证了数据的可靠传输和数据的先后顺序。这种通信方式能够满足从PPC8245微处理器到BCM1250微处理器的转发表项数据的传输，其传输频繁，且必须保证这些数据的可靠传输和效率，同时还要保证数据的先后顺序。BCM1250微处理器向PPC8245微处理器上传调试信息，不需要可靠的传输，一方调用发送函数发送数据，发送函数发送数据之后立刻返回，另一方在处理完成之后也不给返回结果。这样发送函数有可能没有发送成功，即数据得不到可靠的传输。这种传输方式适合从BCM1250微处理器到PPC8245微处理器的调试信息数据的传输，其数据传输少，且是在需要的时候才有传输。
在本网络处理器中，发送模块的实现用函数的方式提供给上层模块，接收模块启动一个任务来实现，在任务中将收到的数据分发给相应的处理模块。同时每个通道提供一个通道读写标志位，用来表示通道中是否有数据(如，0表示没有数据，1表示有数据)，通信的双方轮循这个标志位，来决定做相应的操作。当有数据时，接收方接收数据，当没有数据时，发送方可以发送数据。这样的设计还必须保证通道标志位的访问权限，对于发送方，只能将通道标志位由无数据状态(0)改为有数据状态(1)，而接收方只能将通道标志位由有数据状态(1)改为无数据状态(O)，否则共享内存的读写可能会混乱。参考图3，从PPC8245微处理器到BCM1250微处理器的可靠同步发送流程为，发送方首先通过“通道读写标志位”判断是否可以访问共享内存，如果可以访问，则发送数据，即将数据写入共享内存，再将“通道读写标志位”设置为可接收状态，然后轮循“通道返回值标志位”，等待接收方的回应。如果在给定的时间内还没有返回，说明可能接收方出现异常情况，这时发送方需要延长等待时间，如1s，每隔100ms判断一次是否返回，同时提示系统管理员PCI通信系统出错信息(这个过程不占CPU时间)，然后退出发送流程。如果共享内存不可以访问，即接收方没有释放共享内存的控制权，可能接收方出现异常情况，这时发送方必须告警，提示系统管理员PCI通信系统出错的信息，然后退出发送流程。
参考图4，从BCM1250微处理器到PPC8245微处理器的不可靠的发送流程为，发送方首先通过“通道读写标志位”判断是否可以可访问共享内存，如果可以访问，则发送数据，即将数据写入共享内存，再将“通道读写标志位”设置为可接收状态，然后返回。如果共享内存不可以访问，即接收方没有释放共享内存的控制权，可能接收方出现异常情况，这时发送方直接退出。
参考图5，两个通道的接收流程为：接收方启动接收任务，通过轮循“通道读写标志位”，判断通道中是否有数据，如果有数据，“通道读写标志位”为接收状态，则接收数据，根据数据控制头中的TYPE和OPTCODE，交给相应的模块处理，然后将“通道读写标志位”改为发送状态。对于“可靠的同步发送方式”的接收模块，需要将处理模块返回的结果写到“通道返回值标志位”中。
Claims (4)
1.一种基于PCI共享内存的双CPU通信方法，其特征在于：
(1)BCM1250微处理器分配一段物理内存作为共享内存，设置PCI配置空间中的地址映射寄存器，PPC8245微处理器保留一段内存地址空间，设置PCI配置空间中的BAR0寄存器；
(2)将共享内存分为一从PPC8245微处理器到BCM1250微处理器的通信通道和一从BCM1250微处理器到PPC8245微处理器的通信通道；
(3)每个通道的一方只能读，而另一方只能写。
2.如权利要求1所述的基于PCI共享内存的双CPU通信方法，其特征在于：每个通道提供一个通道读写标志位，用于表示通道中是否有数据，通信的接收方轮循这个标志位，当有数据时，则接收数据；通信的发送方在发送数据时检查这个标志位，当没有数据时，可以发送数据，否则不可以发送数据，同时给出相应的出错信息。
3.如权利要求1或2所述的基于PCI共享内存的双CPU通信方法，其特征在于：每个通道进一步提供一个返回值标志位，用于表示接收方作完处理后的回应，PPC8245微处理器到BCM1250微处理器通道的发送方在给定的时间内轮循这个标志位，如在给定的时间内还没有接收方的回应，发送方需要延长等待时间，同时提示系统管理员PCI通信系统出错信息。
4.如权利要求2所述的基于PCI共享内存的双CPU通信方法，其特征在于：所述通道读写标志位的访问权限为：对于发送方，只能将通道读写标志位由无数据状态改为有数据状态，而接收方只能将通道读写标志位由有数据状态改为无数据状态。
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