CN203590259U - 万兆以太网与RapidIO网络转换控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器，其包括万兆以太网等，万兆以太网、有效地址FIFO接口、数据随机存取存储器、物理地址与邮箱地址查找表、新接收数据头都与以太网接收器连接，数据随机存取存储器、Rapidio发送接口控制器、新接收数据头都与发送仲裁器连接，请求数据FIFO接口、请求头FIFO接口都与Rapidio接收接口控制器连接，消息数据随机存取存储器、消息头部FIFO接口都与万兆以太网发送器连接。本实用新型使万兆网设备能够高效接入Rapid IO网络，实现与Rapid IO设备间的互相传输，充分利用Rapid IO总线机制实现高速转换。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种网络转换控制器，特别是涉及一种万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器。
背景技术
万兆以太网是一种高速以太网接口。提供10Gbps（Gbits per second，千兆比特每秒）的以太网带宽长距离传输。广泛应用于数据交换中心、数据视频广播等需要高带宽数据的场合，并且可以有效实现网络上大数据量汇聚和链路聚合。Rapid IO是近年来迅速发展的一种新型的高速数据互联总线。串行Rapid IO由于使用高速串行技术，并且可以将多个处理器互联，使计算机集群化，云计算化、内存共享等特点，被广泛适用于嵌入式计算机的芯片间、板间通信互联。目前，在嵌入式计算机领域及通信技术领域，Rapid IO已成为新型多计算机、多处理器、多DSP（数字信号处理器）的互联的首要选择。
目前作为外部高速网络的万兆以太网设备如果需要接入其他类型的总线通常通过万兆网卡访问主机内存，然后有主机调度实现向其他类型的总线传输网络包数据。这样做需要进行协议拆包然后重新组包。如果要直接连接到Rapid IO总线，将网络包直接传送到Rapid IO设备，实现万兆以太网与嵌入式计算架构中CPU或者高速计算机板通信或者直接存储到共享内存，还很少有这样的设备。需要解决的问题主要是以太网上传输的数据包类型与Rapid IO总线上传输的数据包类型不一致，无法直接转换；以及如何充分利用万兆网的带宽，以及与Rapid IO带宽的匹配。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器，其使万兆网设备能够高效接入Rapid IO网络，实现与Rapid IO设备间的互相传输，充分利用Rapid IO总线机制实现高速转换。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器，其特征在于，其包括万兆以太网、以太网接收器、维护模块、有效地址FIFO接口、数据随机存取存储器、发送仲裁器、物理地址与邮箱地址查找表、Rapidio发送接口控制器、新接收数据头、Rapidio接收接口控制器、请求数据FIFO接口、请求头FIFO接口、消息接收处理器、消息数据随机存取存储器、消息头部FIFO接口、邮箱控制器、消息存储器、万兆以太网发送器、邮箱、请求响应数据FIFO接口、请求头部FIFO接口，万兆以太网、有效地址FIFO接口、数据随机存取存储器、物理地址与邮箱地址查找表、新接收数据头都与以太网接收器连接，数据随机存取存储器、Rapidio发送接口控制器、新接收数据头都与发送仲裁器连接，请求数据FIFO接口、请求头FIFO接口都与Rapidio接收接口控制器连接，请求数据FIFO接口、请求头FIFO接口、消息数据随机存取存储器、消息头部FIFO接口、邮箱控制器、消息存储器、邮箱、请求响应数据FIFO接口、请求头部FIFO接口都与消息接收处理器连接，消息数据随机存取存储器、消息头部FIFO接口都与万兆以太网发送器连接。
优选地，所述维护模块包括发送包信息随机存取存储器和重传仲裁器。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型使万兆网设备能够高效接入Rapid IO网络，实现与Rapid IO设备间的互相传输，充分利用Rapid IO总线机制实现高速转换，主要通过Rapid IO网络的邮箱消息机制实现万兆以太网包和Rapid IO设备间进行高速转换，通过Rapid IO的Nread和Nwrite对该转换控制器进行维护，可以更改和查询控制器的配置信息。本实用新型提供万兆以太网接口与Rapid IO接口的双向数据转换功能。通过Rapid IO总线配置控制器后可以方便的在两种不同的网络间转换数据进行传输。
附图说明
图1为本实用新型万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器（在万兆网转换到Rapid IO方向）的一部分结构示意图。
图2为本实用新型万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器（在Rapid IO转换到万兆网的方向）的另一部分结构示意流程图。
具体实施方式
下面结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。
如图1和图2所示，本实用新型万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器包括万兆以太网100、以太网接收器101、维护模块、有效地址FIFO(先入先出)接口103、数据随机存取存储器（RAM）104、发送仲裁器105、物理地址与邮箱地址查找表107、Rapidio发送接口控制器108、新接收数据头109、Rapidio接收接口控制器201、请求数据FIFO(先入先出)接口202、请求头FIFO接口203、消息接收处理器204、消息数据随机存取存储器205、消息头部FIFO接口206、邮箱控制器207、消息存储器208、万兆以太网发送器209、邮箱210、请求响应数据FIFO接口211、请求头部FIFO接口212，万兆以太网100、有效地址FIFO接口103、数据随机存取存储器104、物理地址与邮箱地址查找表107、新接收数据头109都与以太网接收器101连接，数据随机存取存储器104、Rapidio发送接口控制器108、新接收数据头109都与发送仲裁器105连接，请求数据FIFO接口202、请求头FIFO接口203都与Rapidio接收接口控制器201连接，请求数据FIFO接口202、请求头FIFO接口203、消息数据随机存取存储器205、消息头部FIFO接口206、邮箱控制器207、消息存储器208、邮箱210、请求响应数据FIFO接口211、请求头部FIFO接口212都与消息接收处理器204连接，消息数据随机存取存储器205、消息头部FIFO接口206都与万兆以太网发送器209连接。维 护模块包括发送包信息随机存取存储器102和重传仲裁器106。
以太网接收器101从万兆网端接收以太网包，并且将以太网包拆分。将差分好的包按照邮箱号和分段号存储在数据随机存取存储器（RAM）104中，有Rapid IO控制器将分段后的以太网包组成Rapid IO的邮箱消息，并且通过Rapid IO发送接口控制器108向Rapid IO总线发送。对于所有待发送的消息包按照固定的长度存储在编址的数据随机存取存储器104中。通过维护模块实现对于Rapid IO侧消息发送成功、失败、超时的维护。如果发现传送成功则不再发送该消息，如果发送超时或者发现需要重传则重新发送消息。维护模块主要由一个发送包信息随机存取存储器102来存储发送的RapidIO消息的索引，方便查询。同时用一个有效地址FIFO(先入先出)接口103存储数据随机存取存储器104的可用地址，这个地址用于以太网接收器101获取可用的数据随机存取存储器104的地址。物理地址与邮箱地址查找表107用于存储当前以太网中的有效网络设备地址。类似于路由表。可以通过RapidIO总线配置。使用Rapid IO Nwrite和Nread功能进行维护。维护模块工作流程大致如下：存储当前发送的消息包的索引信息，等待Rapid IO侧的返回信息同时开启定时器。发现Rapid IO总线返回传送成功后，将可用地址查到存入到有效地址FIFO(先入先出)接口103，如果发现返回重传请求或者发送超时，就将重新发送的数据随机存取存储器104地址发送的发送仲裁器105，在Rapid IO总线空闲的时候重新发送邮箱消息。
Rapidio接收接口控制器201根据Rapid IO协议拆包组成请求数据FIFO(先入先出)接口202和请求头FIFO接口203。消息接收处理器204负责将接收到的Rapid IO请求数据分类处理。将Rapid IO返回数据送入请求响应数据FIFO接口211和请求头部FIFO接口212用于万兆转Rapid IO器处理。还负责转换Rapid IO的Nwrite和Nread操作转换为更改和查询本地寄存器的功能。消息接收处理器204将邮箱消息数据送入消息存储器208。消息器的邮箱控制器207将邮箱消息信息根据邮箱号，分段号等信息组成邮箱消息数据和邮箱信息，存储在各个邮箱210。这里总共设计了16个邮箱器。 并且返回邮箱接收完成的信号到消息接收处理器204。消息接收处理器204将完成接收的数据组成消息数据随机存取存储器205和消息头部FIFO接口206用于重新组成发送到以太网包数据。最后万兆以太网发送器209以太网包发送。
万兆网转Rapid IO方向包括以下两种方式：一种方式是正常传输数据。没有发现Rapid IO侧的拥塞。以太网接收器101从以太网获取以太网包。从连接有效地址FIFO(先入先出)接口103获取有效的Mac地址与邮箱号的绑定关系，根据Rapid IO协议邮箱消息机制拆分以太网包。将数据包写入数据随机存取存储器（RAM）104和新接收数据头109。有效数据头FIFO连接发送仲裁器105。仲裁器完成发送数据选择。将待发送的数据信息给到Rapidio发送接口控制器108。另一种方式是发现需要重传的数据。数据来自维护模块的重传仲裁器106。维护模块的发送包信息随机存取存储器102记录发送的数据索引信息。与Rapid IO返回状态比较，发现需要重传的包发送给发送仲裁器105。这种重传机制可以发送数据的调度流不被重传请求挂起。使得重传和正常传输的数据流可以形成流水排列。并且保留了待确认的数据，不会因为丢失数据造成重传包丢失。这里使用存储数据Ram是长度固定划分。这样对于网络报都是小包的时候或者有很多较短的控制包的时候，Ram的利用率会很低。但是保证了重传不丢失数据和Rapid IO侧带宽的充分利用。当然可以设计一种比较好的Ram回收的算法，但是硬件的开销也会相应的增加。物理地址与邮箱地址查找表107主要维护本地寄存器组。存储可用的物理地址与邮箱地址的绑定关系。
Rapid IO转万兆网方向的过程如下：Rapidio接收接口控制器201接收Rapid IO网络包，组成请求数据FIFO(先入先出)接口202和请求头FIFO接口203。消息接收处理器204从请求数据中提取出有效信息。将接受完成的以太网包信息传输到消息数据随机存取存储器205、消息头部FIFO接口206、万兆以太网发送器209。消息存储器208从消息接收处理器204获取到邮箱消息后发送给邮箱210。邮箱控制器207计算出需要存储的邮箱数据的地址 将数据存入消息数据随机存取存储器205。邮箱210完成超时产生和邮箱匹配等邮箱操作。邮箱控制器207具有超时清零的功能，如果发现邮箱数据超时则清空邮箱标志，这样可以保证邮箱不被经常阻塞。将响应信息发回万兆网转Rapid IO作为Rapid IO响应数据。
在实际实现两种高速接口的转换时，需要考虑到Rapid IO协议支持的传输方式并非都适合以太网包的传输。这里使用Rapid IO的一种基于处理器共享存储的消息传递机制，Rapid IO邮箱事物机制。该机制支持最多32个邮箱，每个邮箱支持最多16包数据，每包数据长度最多不超过256字节。这样正好可以将最大1518个字节的网络包拆开通过邮箱机制在Rapid IO总线上进行传输。处理网络包使用这种机制比较灵活。通过邮箱号和分段号编码，保证拆分后的网络包在Rapid IO上不会丢失某一部分。不同的邮箱对应不同的网络节点，并且可以同时在Rapid IO上传输多个不同设备的不同的网络包不需要排队，这样就不用担心传输过程中先后顺序造成的丢包或者包错误。并且由于消息传输机制传输数据包的灵活性，使得Rapid IO网络也不会浪费带宽进行等待或者排队。本实用新型直接完成万兆以太网与Rapid IO网络间转换。拆分以太网包为Rapid IO总线邮箱消息。使得网路包可以在两种高速接口间转换。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器，其特征在于，其包括万兆以太网、以太网接收器、维护模块、有效地址FIFO接口、数据随机存取存储器、发送仲裁器、物理地址与邮箱地址查找表、Rapidio发送接口控制器、新接收数据头、Rapidio接收接口控制器、请求数据FIFO接口、请求头FIFO接口、消息接收处理器、消息数据随机存取存储器、消息头部FIFO接口、邮箱控制器、消息存储器、万兆以太网发送器、邮箱、请求响应数据FIFO接口、请求头部FIFO接口，万兆以太网、有效地址FIFO接口、数据随机存取存储器、物理地址与邮箱地址查找表、新接收数据头都与以太网接收器连接，数据随机存取存储器、Rapidio发送接口控制器、新接收数据头都与发送仲裁器连接，请求数据FIFO接口、请求头FIFO接口都与Rapidio接收接口控制器连接，请求数据FIFO接口、请求头FIFO接口、消息数据随机存取存储器、消息头部FIFO接口、邮箱控制器、消息存储器、邮箱、请求响应数据FIFO接口、请求头部FIFO接口都与消息接收处理器连接，消息数据随机存取存储器、消息头部FIFO接口都与万兆以太网发送器连接。
2.如权利要求1所述的万兆以太网与Rapid IO网络转换控制器，其特征在于，所述维护模块包括发送包信息随机存取存储器和重传仲裁器。
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