JP2007189550A - Radio communication processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信処理装置に関わり、特に無線通信の伝送速度の高速化に関する。 The present invention relates to a wireless communication processing device, and more particularly to increasing the transmission speed of wireless communication.
近年の通信技術の発展に伴い、無線通信技術もますます向上してきており、従来のコンピュータ・ネットワークだけでなく、家電製品やモバイル機器など、様々なアプリケーションで無線化がなされてきている。また、これと同時に、無線通信の通信速度もより高速なものが要求されており、既に製品化されて市場に出ている製品においても、その通信速度はますます向上してきている。
通常、無線通信におけるホスト側のCPUから無線ネットワークへのデータ転送の方法としては、ホスト側のCPUから無線通信処理装置内のメモリへDMA転送した後、無線通信処理装置が通信データに変調処理を施して電波として送信する。このとき、パケット毎のDMA転送時間がオーバーヘッドとなり、システムとしてのスループット値を下げることになり、これが更なる通信速度の向上を阻んでいた。
この問題を解決するために、従来技術として、例えば特許文献1に記載されているようにホスト側のCPUから無線通信処理装置内のメモリへのDMA転送速度と、ネットワーク伝送速度の速度差を計算し、それに基づいてアンダーランが発生しない時間分だけホスト側のCPUからのデータ転送が終了した時点からネットワークへデータ転送を開始することが出来る。1パケット分のDMA転送を終了する前にネットワークへのデータ転送を開始できるので、オーバーヘッドをより少なくすることが可能となる。
しかし、上記の方法でオーバーヘッドが無くなるわけではない。アンダーラン防止時間分はオーバーヘッドとなってしまうからである。
With the development of communication technology in recent years, wireless communication technology has been further improved, and not only conventional computer networks but also various applications such as home appliances and mobile devices have been made wireless. At the same time, higher communication speeds for wireless communication are required, and the communication speeds of products that have already been commercialized and are on the market are increasing.
Usually, as a method of data transfer from the host-side CPU to the wireless network in wireless communication, after the DMA transfer from the host-side CPU to the memory in the wireless communication processing device, the wireless communication processing device modulates the communication data. And send it as radio waves. At this time, the DMA transfer time for each packet becomes an overhead, and the throughput value of the system is lowered, which hinders further improvement in communication speed.
In order to solve this problem, as a conventional technique, for example, as described in
However, the above method does not eliminate the overhead. This is because the underrun prevention time is an overhead.
一般に無線通信の場合、例えば近年普及してきたIEEE802.11無線LANの場合はデータ転送以外にパケットごとに無線信号の同期や周波数オフセット補正などを行うため、プリアンブル信号を必要とし、また無線特有のCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)という衝突防止策のためにパケット間の伝送間隔が規定されている。そのため、無線通信の伝送速度に比べて無線ネットワークの実効スループットは約半分ほどである。従って、ホスト側のCPUからのDMA転送速度と無線ネットワーク通信速度を比べると、DMA転送速度の方が早くなる。例えば33MHzクロックで動作するPCI I/FのDMA転送速度と比較してもDMA転送速度の方が早い。そのため、従来技術のアンダーラン防止策を使った効果は少ない。
パケット毎のDMA転送時間によるオーバーヘッドを解消するためには、メモリエリアに2パケット分のデータを格納出来るように容量を2倍用意しておき、先のパケットの変調処理による電波送信中にホスト側のCPUから次のパケットをDMA転送できるようなダブルバッファ構造にするのが一般的である。ダブルバッファ構造にすれば最初のパケットをDMA転送する時間を除いて、オーバーヘッドをなくすことが可能である。
In general, in the case of wireless communication, for example, in the case of an IEEE 802.11 wireless LAN that has recently become widespread, in order to perform wireless signal synchronization and frequency offset correction for each packet in addition to data transfer, a preamble signal is required, and wireless-specific CSMA A transmission interval between packets is defined for a collision prevention measure called / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Therefore, the effective throughput of the wireless network is about half compared to the transmission speed of wireless communication. Therefore, when the DMA transfer rate from the CPU on the host side is compared with the wireless network communication rate, the DMA transfer rate is faster. For example, the DMA transfer rate is faster than the DMA transfer rate of the PCI I / F operating with a 33 MHz clock. Therefore, the effect of using the conventional underrun prevention measure is small.
To eliminate the overhead due to the DMA transfer time for each packet, double the capacity so that data for two packets can be stored in the memory area, and the host side during radio wave transmission by the modulation processing of the previous packet Generally, a double buffer structure is employed so that the next packet can be DMA-transferred from the CPU. With the double buffer structure, overhead can be eliminated except for the time for DMA transfer of the first packet.
ところで、通常ネットワークを使ってデータ転送する場合、転送データの前後にヘッダ等の情報を付加する必要があり、使用するネットワークの種類によって、そのフォーマットは異なる。無線ネットワークの場合も、上位ネットワークから無線ネットワークへフォーマット変換する必要がある。このことから、ダブルバッファ構造を用いた場合にも、CPUで無線ネットワーク用フォーマットへのヘッダ・フォーマット変換処理を行う必要があり、フォーマット変換後のパケットデータをDMA転送する必要がある。
但し、パーソナルコンピュータのようにCPUがハイパフォーマンスな機器と違い、CPUにパフォーマンスを期待できず、また機器が持つ本来の機能のために、CPU能力を優先して使用する。この結果、通信のためにCPU処理を占有するのが難しい、例えば家電機器では、前記のようなフォーマット変換処理などの無線ネットワークに必要な処理を機器側のCPUで処理させるのではなく、無線通信処理装置内にローカルCPUを内蔵し、ローカルCPU側で無線通信用の処理を行う構成にした方がよい。
この場合は、先に転送されたデータを物理層で無線伝送中に、機器側のメインCPUから無線通信処理装置内のメモリにDMA転送し、それが終了した後にローカルCPUでフォーマット変換処理を行うことになる。
However, unlike a high-performance device such as a personal computer, the CPU cannot expect performance, and the CPU capability is used preferentially for the original function of the device. As a result, it is difficult to occupy CPU processing for communication. For example, in home appliances, processing required for a wireless network such as format conversion processing as described above is not performed by the CPU on the device side, but by wireless communication. It is better to have a configuration in which a local CPU is built in the processing device and processing for wireless communication is performed on the local CPU side.
In this case, the previously transferred data is DMA-transferred from the main CPU on the device side to the memory in the wireless communication processing device during wireless transmission in the physical layer, and after that, the local CPU performs format conversion processing. It will be.
しかしながら、物理層での先のパケットの無線伝送が終了する前にDMA転送及びフォーマット変換の処理が終われば問題はないが、本来無線通信がモバイル環境で使用され、また家電機器においても近年消費電力の低減が課題となっていることを考えると、無線通信処理装置の消費電力はできるだけ小さくする必要がある。このため、無線通信処理装置内のローカルCPUの動作周波数を落とさざるを得ない。これにより、フォーマット変換処理の時間が長くなり、先の転送中のデータ転送を終了する前に次のDMA転送とフォーマット変換処理を終了させることが出来ないこととなり、データ転送間のタイムラグが生じ、これがオーバーヘッドとなってシステムのスループットを押し下げるという欠点があった。
本発明はこのような問題を解決するために、データ転送に関わるオーバーヘッドを無くして無線通信処理能力の向上を図ることができる無線通信装置を提供することを目的とする。
However, there is no problem if the DMA transfer and the format conversion process are completed before the wireless transmission of the previous packet in the physical layer is completed. However, wireless communication is originally used in a mobile environment, and power consumption has recently been increased in household appliances. Considering that the reduction of power consumption is an issue, it is necessary to reduce the power consumption of the wireless communication processing device as much as possible. For this reason, the operating frequency of the local CPU in the wireless communication processing apparatus must be lowered. As a result, the time for the format conversion process becomes longer, the next DMA transfer and the format conversion process cannot be completed before the data transfer during the previous transfer is completed, and a time lag occurs between the data transfers. This has the disadvantage of reducing the system throughput due to overhead.
In order to solve such a problem, an object of the present invention is to provide a wireless communication apparatus capable of improving the wireless communication processing capability without the overhead associated with data transfer.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、外部機器と接続インターフェイスを介して接続し、前記外部機器からの通信パケットのデータを無線電波に変換して伝送することで無線通信を行う無線通信処理装置であって、ヘッダを有する通信パケットを記憶する第1のメモリと、前記第1のメモリに直接アクセスしてデータの転送制御を行う転送制御手段と、前記転送制御手段により前記第1のメモリに格納される通信パケットのヘッダに基づいて無線ヘッダを生成する無線ヘッダ生成手段と、前記無線ヘッダと前記通信パケットを格納するための第2のメモリと、無線通信規格に基づき前記第2のメモリのデータから無線通信パケットを生成する無線通信パケット生成手段と、を備え、前記転送制御手段は、前記第1のメモリに通信パケットを転送する際に、前記通信パケットのヘッダの転送が終了した時点で、前記無線ヘッダ生成手段へ転送終了通知を行って前記無線ヘッダ生成手段に前記無線ヘッダを作成させると共に、前記第1のメモリに転送された通信パケットのデータと前記無線ヘッダ生成手段により作成された無線ヘッダとを前記第2のメモリに入力させるよう制御することを特徴とする。
また請求項2の発明は、請求項1記載の無線通信処理装置において、前記転送制御手段は、前記無線ヘッダ生成手段による前記無線ヘッダの作成処理と、前記通信パケットのヘッダに続くデータを前記第1のメモリに格納するのが同時に行われるよう制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the wireless communication processing device according to the first aspect, the transfer control unit is configured to generate the wireless header by the wireless header generation unit, and to transmit data following the header of the communication packet. Control is performed so that data is stored in one memory at the same time.
本発明によれば、転送制御手段は、第1のメモリに通信パケットを転送する際に通信パケットのヘッダの転送が終了した時点で、無線ヘッダ生成手段へ転送終了通知を行って無線ヘッダ生成手段により無線ヘッダを作成させると共に、第1のメモリに転送された通信パケットと、無線ヘッダ生成手段により作成された無線ヘッダとを前記第2のメモリに入力させるよう制御することで、無線通信処理速度を向上させることが出来る。
また、本発明によれば無線ヘッダの作成処理を無線ヘッダ生成手段により行うようにしているので、外部機器のCPUにおける無線通信処理の負荷を減少させることができるので、外部機器に本来のパフォーマンスを発揮させることが出来るようになる。
According to the present invention, the transfer control means notifies the wireless header generation means of the transfer completion when the transfer of the header of the communication packet is completed when transferring the communication packet to the first memory, and the wireless header generation means The wireless communication processing speed is generated by controlling the communication packet transferred to the first memory and the wireless header generated by the wireless header generation means to be input to the second memory. Can be improved.
In addition, according to the present invention, since the wireless header creation process is performed by the wireless header generation means, the load of wireless communication processing in the CPU of the external device can be reduced, so that the original performance can be reduced in the external device. It will be able to be demonstrated.
以下、図面を参照しながら本発明の無線通信処理装置の実施形態を説明する。
図1は、本実施形態に係る無線通信処理装置の機能構成を示すブロック図である。
この図1に示す無線通信処理装置1は、接続インターフェイス11、DMAコントローラ12、メモリ13、ローカルCPU14、無線通信コントローラ15及びFIFO(First In First Out)16を備えている。これら無線通信処理装置1を構成する接続インターフェイス11、DMAコントローラ12、メモリ13、ローカルCPU14、無線通信コントローラ15、及びFIFO16は、同一のチップ上に形成されている。
接続インターフェイス11は例えばPCIバスにより構成され、ホストコンピュータ等の外部機器のメインCPU50と接続されている。なお、接続インターフェイス11はPCIバスに限らず、USBやPCMCIA等でも良い。
DMAコントローラ(転送制御手段)12は、DMA転送の制御を行う。ここで、DMA(Direct Memory Access)とは、コンピュータシステム内のデータ転送の一方式であり、CPUを介さずに各装置とメモリの間で直接にデータ転送を行う方式を言う。
メモリ13は、DMAコントローラ12の制御により転送されてくるデータを一時的に格納する。
ローカルCPU14(無線ヘッダ生成手段)は、DMAコントローラ12の制御によりメモリ13に格納されるイーサネット(登録商標)パケット(通信パケット)のイーサネット(登録商標)ネットヘッダに基づいて、後述する無線通信用の無線ヘッダを生成する。
無線通信コントローラ(無線通信パケット生成手段)15は、送受信信号の変復調処理などを行うと共に、無線通信規格に基づきメモリ13のデータから無線通信パケットを生成する。
FIFO(第2のメモリ)16にはメモリ13に転送された通信パケットとローカルCPU14で生成した無線ヘッダとが入力される。
Hereinafter, embodiments of the wireless communication processing device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of the wireless communication processing apparatus according to the present embodiment.
The wireless
The
The DMA controller (transfer control means) 12 controls DMA transfer. Here, DMA (Direct Memory Access) is a method of data transfer in a computer system, and refers to a method of directly transferring data between each device and memory without using a CPU.
The
The local CPU 14 (wireless header generation means) is used for wireless communication, which will be described later, based on the Ethernet® net header of the Ethernet® packet (communication packet) stored in the
The wireless communication controller (wireless communication packet generation means) 15 performs transmission / reception signal modulation / demodulation processing and the like, and generates a wireless communication packet from data in the
The FIFO (second memory) 16 receives the communication packet transferred to the
図2は、イーサネット(登録商標)および無線LANで使用されるフレーム構成を示した模式図である。
図2に示す無線通信パケットは、無線ヘッダと、イーサネット(登録商標)パケットと、データの整合性のチェックに用いるFCS(Flame Check Sequence)とから構成される。
無線ヘッダは、送信の際に必要とされる制御情報であり、パケットの先頭部に付加される。
イーサネット(登録商標)パケットは、イーサネット(登録商標)ヘッダと、これに続く最大1.5Kバイトの通信データ部とから構成されている。ここで、通信データ部にはFCSが含まれる。またイーサネット(登録商標)ヘッダは、6バイトの送信先アドレス・フィールドと、これに続く同じく6バイトの送信元アドレス・フィールド、更にその後に続く2バイトのフレーム長・フィールドから構成されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a frame configuration used in Ethernet (registered trademark) and a wireless LAN.
The wireless communication packet shown in FIG. 2 includes a wireless header, an Ethernet (registered trademark) packet, and an FCS (Flame Check Sequence) used for checking data consistency.
The wireless header is control information required at the time of transmission, and is added to the head of the packet.
The Ethernet (registered trademark) packet is composed of an Ethernet (registered trademark) header followed by a communication data portion of a maximum of 1.5 Kbytes. Here, the communication data part includes FCS. The Ethernet (registered trademark) header is composed of a 6-byte destination address field, followed by a 6-byte source address field, followed by a 2-byte frame length field.
以下、本実施形態の無線通信処理装置における処理を図3に基づいて説明する。
DMAコントローラ12はメインCPU101から接続インターフェイスを介して転送されてくる通信パケットであるイーサネット(登録商標)パケットをメモリ13にDMA転送する。このとき、図3に示す時点t1においてイーサネット(登録商標)パケットのイーサネット(登録商標)ヘッダがメモリ13に転送されたとすると、DMAコントローラ12はローカルCPU14にイーサネット(登録商標)ヘッダのDMA転送が終了した旨を示す終了通知を行い、このイーサネット(登録商標)ヘッダに続く通信データがメモリ13に転送されるのと同時に、ローカルCPU14においてイーサネット(登録商標)ヘッダの情報を元に無線ヘッダの作成を開始する。
そしてDMAコントローラ12は、無線通信コントローラ15内のFIFO16に無線通信パケット分の空き容量が出来た時点t2で、ローカルCPU14に通知を行い、MACパケットをFIFO16にDMA転送すると共にメモリ13のイーサネット(登録商標)パケットをFIFO16に転送する。
このとき、DMAコントローラ12によるDMA転送の転送先アドレスを、無線ヘッダのオフセット分を含めてメモリ13に転送し、ローカルCPU14で無線ヘッダ作成終了後に、先頭アドレスからDMA転送によりFIFO16に書き込むようにしている。この後、無線通信コントローラ106は、これらを元に送信無線データを作成して送信するようにしている。
Hereinafter, processing in the wireless communication processing apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
The
Then, the
At this time, the transfer destination address of the DMA transfer by the
このようにすれば、メモリ13にイーサネット(登録商標)パケットのイーサネット(登録商標)ヘッダがDMA転送された時点でローカルCPU14において無線ヘッダの作成を開始するようにしているので、メモリ13にイーサネット(登録商標)パケット全体のDMA転送されるのを待って、無線ヘッダを作成する場合に比べて、無線通信処理速度を向上させることが出来る。なお、本実施形態ではローカルCPU14における無線ヘッダの作成を、イーサネット(登録商標)ヘッダがDMA転送された時点で開始するものとして説明したが、メモリ13にイーサネット(登録商標)パケット全体がDMA転送される前にローカルCPU14における無線ヘッダの作成を開始すれば、従来に比べて無線通信処理速度を向上させることが出来る。
また、本実施形態では、ローカルCPU14において無線ヘッダの作成処理などを行うようにしたので、外部機器のメインCPU50における無線通信処理による負荷が減少して、本来のパフォーマンスを発揮することが出来るという利点もある。
メモリ13へのDMA転送の転送先メモリアドレスを、無線ヘッダのオフセット分も含めてメモリ13に転送し、ローカルCPU14が無線ヘッダの作成を終了したら作成した無線ヘッダを含めた先頭アドレスからDMA転送でFIFO16に書き込む。
なお、本実施形態では、無線ネットワークとしてIEEE802.11無線LAN、その上位ネットワークとしてイーサネット(登録商標)を用いて説明したが、無線通信及びその上位層プロトコルはこれらに限定されるものではなく、また本発明を適用しうる機器は家電等でもよい。
In this way, when the Ethernet header of the Ethernet packet is DMA-transferred to the
Further, in the present embodiment, since the
The transfer destination memory address of the DMA transfer to the
In this embodiment, the IEEE 802.11 wireless LAN is used as the wireless network and Ethernet (registered trademark) is used as the upper network. However, the wireless communication and the upper layer protocol are not limited to these, and A device to which the present invention can be applied may be a home appliance or the like.
1 無線通信処理装置、11 接続インターフェイス、12 DMAコントローラ、13 メモリ、14 ローカルCPU、15 無線通信コントローラ、16 FIFO、50 メインCPU
DESCRIPTION OF
Claims (2)
ヘッダを有する通信パケットを記憶する第1のメモリと、
前記第1のメモリに直接アクセスしてデータの転送制御を行う転送制御手段と、
前記転送制御手段により前記第1のメモリに格納される通信パケットのヘッダに基づいて無線ヘッダを生成する無線ヘッダ生成手段と、
前記無線ヘッダと前記通信パケットを格納するための第2のメモリと、
無線通信規格に基づき前記第2のメモリのデータから無線通信パケットを生成する無線通信パケット生成手段と、を備え、
前記転送制御手段は、前記第1のメモリに通信パケットを転送する際に、前記通信パケットのヘッダの転送が終了した時点で、前記無線ヘッダ生成手段へ転送終了通知を行って前記無線ヘッダ生成手段に前記無線ヘッダを作成させると共に、前記第1のメモリに転送された通信パケットのデータと前記無線ヘッダ生成手段により作成された無線ヘッダとを前記第2のメモリに入力させるよう制御することを特徴とする無線通信処理装置。 A wireless communication processing device for performing wireless communication by connecting to an external device via a connection interface, converting communication packet data from the external device into a wireless radio wave, and transmitting the wireless packet.
A first memory for storing a communication packet having a header;
Transfer control means for directly accessing the first memory and performing data transfer control;
Wireless header generation means for generating a wireless header based on a header of a communication packet stored in the first memory by the transfer control means;
A second memory for storing the wireless header and the communication packet;
Wireless communication packet generation means for generating a wireless communication packet from data in the second memory based on a wireless communication standard,
The transfer control means, when transferring the communication packet to the first memory, notifies the wireless header generation means of the transfer completion when the transfer of the header of the communication packet is completed, and the wireless header generation means And generating the wireless header and controlling the data of the communication packet transferred to the first memory and the wireless header generated by the wireless header generating means to be input to the second memory. A wireless communication processing device.
前記転送制御手段は、前記無線ヘッダ生成手段による前記無線ヘッダの作成処理と、前記通信パケットのヘッダに続くデータを前記第1のメモリに格納するのが同時に行われるよう制御することを特徴とする無線通信処理装置。
The wireless communication processing device according to claim 1,
The transfer control unit performs control so that the wireless header generation processing by the wireless header generation unit and data following the header of the communication packet are stored in the first memory at the same time. Wireless communication processing device.
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