WO2015188495A1

WO2015188495A1 - 数据传输方法及装置

Info

Publication number: WO2015188495A1
Application number: PCT/CN2014/086864
Authority: WO
Inventors: 邓庆田
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2015-12-17
Also published as: CN104090858A

Abstract

一种数据传输方法及装置。其中，该方法包括：对向USB物理控制器传输的数据进行缓存；在缓存的数据满足预设条件的情况下，将上述缓存的数据传输给USB物理控制器。其解决了相关技术中USB物理控制器使用率较低的问题，提升了USB物理控制器的利用率，并且由于USB物理控制器一次处理的数据量增加，同时也提升了主控制器的利用率，降低了USB物理控制器对主控制器的占用率。

Description

数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种数据传输方法及装置。

背景技术

通用串行总线(Universal Serial Bus，简称为USB)是常用的数据通信接口，USB接口支持设备的即插即用，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、移动硬盘、USB网卡，手机等各种类型的USB接口设备。

上述多种USB设备是由主控制器和USB物理(PHY)控制器组成的，当有数据传输时，会耗费主控制器和USB PHY控制器的资源，特别是一些高速USB设备中，数据的传输对系统资源的占用非常严重，使得主控器的其他任务无法正常执行或者USB传输速率无法满足设计要求，而此时USB PHY控制器并没有达到满负荷的状态，造成资源的浪费。

针对相关技术中USB物理控制器使用率较低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种数据传输方法及装置，以至少解决相关技术中USB物理控制器使用率较低的问题，。

根据本发明的一个实施例，提供了一种数据传输方法，包括：对向通用串行总线(USB)物理控制器传输的数据进行缓存；在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。

在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器包括：在缓存的数据总量达到预设阈值的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。

在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器包括：在缓存的数据总量未达到预设阈值，且所述USB物理控制器管道未发送数据队列小于预设门限值的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。

所述方法还包括：在缓存的数据总量未达到预设阈值，且所述USB物理控制器管道未发送数据队列大于或等于预设门限值的情况下，继续对向USB物理控制器传输的数据进行缓存。

对向USB物理控制器传输的数据进行缓存包括：判断所述向USB物理控制器传输的数据是否小于最大传输单元；如果否，则对所述向USB物理控制器传输的数据进行缓存。

对向USB物理控制器传输的数据进行缓存包括：将所述向USB物理控制器传输的数据的有效数据拷贝至缓冲区。

根据本发明的另一实施例，提供了一种数据传输装置，包括：缓存模块，设置为对向通用串行总线(USB)物理控制器传输的数据进行缓存；传输模块，设置为在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。

所述传输模块包括：传输单元，设置为在缓存的数据总量达到预设阈值的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。

所述缓存模块包括：判断单元，设置为判断所述向USB物理控制器传输的数据是否小于最大传输单元；缓存单元，设置为在所述判断单元的判断结果为否的情况下，对所述向USB物理控制器传输的数据进行缓存。

所述缓存模块包括：拷贝单元，设置为将所述向USB物理控制器传输的数据的有效数据拷贝至缓冲区。

通过本发明实施例，采用对向USB物理控制器传输的数据进行缓存；在缓存的数据满足预设条件的情况下，将上述缓存的数据传输给USB物理控制器的方式，解决了相关技术中USB物理控制器使用率较低的问题，提升了USB物理控制器的利用率，并且由于USB物理控制器一次处理的数据量增加，同时也提升了主控制器的利用率，降低了USB物理控制器对主控制器的占用率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图；

图3根据本发明优选实施例的通用USB批数据流传输模型示意图；

图4是根据本发明优选实施例的增加缓存器后USB批数据流模型一示意图；

图5是根据本发明优选实施例的增加缓存器后USB批数据流模型二示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中，提供了一种数据传输方法，图1是根据本发明实施例的数据传输方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，对向通用串行总线(USB)物理控制器传输的数据进行缓存；

步骤S104，在缓存的数据满足预设条件的情况下，将上述缓存的数据传输给USB物理控制器。

本实施例通过上述步骤，将向USB物理控制器传输的数据先进行缓存，当缓存的数据满足预设条件的情况下，再将缓存的数据传输给USB物理控制器，通过这种方式，能够使得USB物理控制器一次处理的数据量不再是相关技术中一次传输的数据量，而是将多次传输的数据量缓存到一起，然后一批传输给USB物理控制器进行处理，解决了相关技术中USB物理控制器使用率较低的问题，提升了USB物理控制器的利用率，并且由于USB物理控制器一次处理的数据量增加，同时也提升了主控制器的利用率，降低了USB物理控制器对主控制器的占用率。

上述的缓存有别于物理控制控制器自身的缓存和通用物理控制器驱动程序的缓存，此处的缓存主要指有预设条件的缓存配置。

作为一种优选实施方式，上述预设条件可以为：在缓存的数据总量达到预设阈值的情况下，将上述缓存的数据传输给USB物理控制器。通过这种方式，能够最大限度地提升USB物理控制器的利用率。

优选地，在缓存的数据总量未达到上述预设阈值的情况下，如果USB物理控制器管道中的未发送数据队列小于预设门限值(指物理控制发送管道自身的门限值，这个数据一般由物理控制驱动驱动程序控制，并非缓存区的预设门限)，也即USB物理控制器中利用率较低时，可以将上述缓存的数据传输给上述USB物理控制器，例如主控制器处理效率较低时。通过这种方式，通过本实施例的缓存方案可以保持USB物理控制器的使用效率，并可以降低主控制器的性能需求。

优选地，在缓存的数据总量未达到上述预设阈值的情况下，如果USB物理控制器管道未发送数据队列大于或等于预设门限值(指物理控制发送管道自身的门限值，这个数据一般由物理控制驱动驱动程序控制，并非缓存区的预设门限)，也即USB物理控制器处于高负荷的状态，则可以继续对向USB物理控制器传输的数据进行缓存。

作为一种优选实施方式，对向USB物理控制器传输的数据进行缓存的具体方式可以如下：判断上述向USB物理控制器传输的数据是否小于最大传输单元(Maximum Transmission Unit，简称为MTU，一般是指最大传输单元的值，每种数据源都有相对的标准数据长度定义，也称最大传输长度，单位长度，单位数据长度)；如果否，则对上述向USB物理控制器传输的数据进行缓存；而如果向USB物理控制器传输的数据小于最大传输单元，则直接发送给USB物理控制器。由于小于最大传输单元的数据通常代表数据结束，时效性较高，通过这种方式，能够将在满足数据的时效性要求的情况下，使用本方案。

优选地，对向USB物理控制器传输的数据进行缓存的方式可以如下：将上述向USB物理控制器传输的数据的有效数据拷贝至缓冲区，而不移动数据的其他数据，例如包头数据。通过这种方式，能够提升移动数据的传输效率。

在本实施例中，还提供了一种数据传输装置，该装置设置为实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2是根据本发明实施例的数据传输装置的结构框图，如图2所示，该装置包括缓存模块22和传输模块24，下面对各个模块进行详细说明：

缓存模块22，设置为对向通用串行总线USB物理控制器传输的数据进行缓存；传输模块24，与缓存模块22相连，设置为在缓存模块22缓存的数据满足预设条件的情况下，将上述缓存的数据传输给USB物理控制器。

优选地，上述传输模块24可以包括：传输单元242，设置为在缓存的数据总量达到预设阈值的情况下，将上述缓存的数据传输给USB物理控制器。

优选地，上述缓存模块22可以包括：判断单元222，设置为判断上述向USB物理控制器传输的数据是否小于最大传输单元；缓存单元224，设置为在上述判断单元222的判断结果为否的情况下，对上述向USB物理控制器传输的数据进行缓存。

优选地，上述缓存模块22还可以包括：拷贝单元226，设置为将上述向USB物理控制器传输的数据的有效数据拷贝至缓冲区。

下面结合优选实施例进行说明，以下优选实施例结合了上述实施例及其优选实施方式。

在以下优选实施例中，提供了一种优化USB传输效率和提高传输速率的方法和装置，该方案能够提高USB数据传输的效率和速率，对USB批数据流(不具有USB定义的格式的数据的流)的传输方式进行有效的控制，充分利用USB物理(PHY)控制器的性能，达到降低其他相关控制器资源占用和提高USB传输效率。

在一实施方案中，提供一种用于数据源和USB物理控制器之间的数据缓存空间的方法，实现对数据流的控制。确定数据缓存空间的大小以及数据缓存空间的收发配置规则：

利用配置规则调节数据源和USB物理控制之间的数据流的快和慢，调节数据源与USB控制器之间数据包的移动频率，减少对USB接口所在主系统的资源占用，尽可能的利用USB物理控制器性能。

在一实施方案中，提供一种用于数据源和USB物理控制器之间的数据缓存空间的设备，优化数据源所在控制器与USB控制器的数据传输的动态平衡，达到最优的传输性能；

另一方面，以下优选实施例中描述了一种数据缓存处理方法，为数据缓存区设定多种门限值，以及多种规则实现对数据的传输控制；

另一方面，以下优选实施例中描述一种数据区收发配置规则，实现对数据的传输控制。

本文中的设备端点是指：一个端点是一个可唯一识别的USB设备的端点Portion，它是主机与设备间通信流的一个结束点。一系列相互独立的端点在一起构成了USB逻辑设备。每个逻辑设备有一个唯一的地址，这个地址是在设备连上主机时，由主机分配的，而设备中的每个端点在设备内部有唯一的端点号；

本文中的通道是指：一个USB通道是设备上的一个端点和主机上软件之间的联系。体现了主机上缓存和端点间传送数据的能力。

流(Stream)指不具有USB定义的格式的数据流。流通道是指：流通道中的数据是流的形式，也就是该数据的内容不具有USB要求的结构。数据从流通道一端流进的顺序与它们从流通道另一端流出时的顺序是一样的，流通道中的通信流总是单方向的。

图3根据本发明优选实施例的通用USB批数据流传输模型示意图，如图3所示，该传输模型如下：

数据源(利用USB PHY传输的数据产生设备，例如：摄像头视频数据，网卡IP数据包等等)是数据产生的源头，一般情况下都会产生有一定的数据格式的数据，通过主控制器(USB设备所在的主控制器，常用主控制包括ARM、MIPS、DSP等类型CPU)控制将产生的数据，传递到USB PHY控制器中，最终传输到主机(HOST)USB控制器中，完成数据传递的传输。

在常用的传输方式中，数据源产生的数据都是在主控制器的控制下，直接传递到USB PHY控制器管道。例如：数据源产生N个单位数据(数据源产生的最大传输单元数据包，例如：图像中的一帧数据，网络数据中一个IP数据包等)，单位数据(也称最大传输单元)传输时至少需要发生N次中断和拷贝动作，中断和拷贝都是对系统资源的占用，特别是拷贝动作非常耗系统资源，中断和拷贝只是对系统资源占用方式的两种举例，传输相同数据量分的次数越多，对主控制器的系统占用就越严重。一个单位的数据传输，到达USB PHY控制器时，占用一次USB传输，或者多个USB传输，当占用多个USB传输时，批传输基本单位通常都是512B，通常情况下，如果一个单位数据能够占用多个USB数据传输，USB传输效率就能够得到提高，但是通常情况下，USB每次传输并不能达到最大负载量，数据源的传输并不能达到USB PHY控制器的最大性能。

例如：生产者数据源产生P*2个512B，USB PHY自身的数据缓存区P*2个512B长度，数据源产生数据的单位数据为2*512B，在数据传递到USB的过程中，主控制器至少需要产生P次中断和拷贝动作，USB PHY需要P*2次传输，整个数据传递到USB HOST的传递时间为Q个单位时间。如果将P*2个512B的数据一次性提供给USB PHY，USB PHY传递这些数据的需要消耗的时间为M个单位时间(单位时间：只是说明，并不代表具体的时间)，在这M个单位时间内，USB PHY控制器一直工作在满负荷状态。但是，由于数据源主控制器是将P*2个512B数据分为P次传递过来的，导致USB PHY控制器并没有工作在满负荷状态，也就是说Q大于M。上述说明只是一种常用数据传输情况的举例说明。

本优选实施例就是对上述的数据传输的改进，前提就是认为USB PHY自身性能固定的情况下，如何将生成者数据源的数据高效的传递到USB PHY控制器，同时减少对数据源所在主控制器资源的占用。

如下是对上述数据传输的改进过程，在数据进入USB PHY之前增加一个数据缓冲区并加以适当的配置规则，上述缓冲区和配置规则可以是软件或者硬件，以及软件结合硬件的方式实现。

下面说明本优选实施例，下面介绍几个门限值(只代表本实施例的说明)；

生产者数据源产生数据的最大传输单元(也可称为，单位数据长度，或者最大传输)：E*1B

数据缓冲区的大小为：F*E*512B

USP PHY批传输管道缓冲区大小：G*512B

数据缓冲区可存储最大传输单元：Y个

数据缓冲区的空间：F*E*512B大于Y*E*1B

本优选实施例的数据传递规则，如下描述：

(另外对于缓冲区的设计，可以有如下的设计规则，也可以有其他形式：

A:数据缓冲区，如果是软件设计，可以设计成链表形式等多种形式；

B:数据缓冲区可以设计成数据源的一部分，数据产生之后直接进入缓冲区；

C:数据缓冲区可以设计成USB具体功能驱动的一部分)

S2.生产者数据源通常产生大批量的数据，产生的数据在进入缓冲区前，首先会判断缓冲区是否还有空间，如果空间不足，生产者产生的数据会丢弃或者通知生产者停止产生数据，或者其他处理，数据不会进去缓冲区，此部分规则不属于本优选实施例，因为，即使没有这个缓冲区，当USB PHY不能及时处理数据时，生产者也会做类似的处理；

S4.在生产者数据源和USB控制器所在的设备或者装置在上电时，数据缓冲区会在系统内存中一次性申请F*E*512B大小的内存空间(如果缓冲区属于硬件装置，硬件也会提供相应的内存空间)；

S6.生成者数据源的产生的数据都是以最大传输单元或者小于最大传输单元的数据进入本优选实施例上述数据缓冲区，数据包产生之后首先判断缓冲区空间剩余空间是否达到门限值，如果已经达到，则将缓冲区数据整体送入USB PHY的发送队列，同时将数据源这包数据直接送入USB PHY的控制器；

S8.如果判断没有达到缓冲区的门限值，同时判断此时发送USB PHY未发送数据队列是否达到未发送数据队列的门限值，如果大于USB PHY未发送数据队列门限值，则把传输来的数据包直接送入缓冲区，继续接收下一组数据；

S10.如果判断缓存区已存入数据没有达到缓冲区存入数据的门限值，同时满足小于USB PHY管道未发送数据队列的门限值，则将缓冲区数据整体送入USB PHY管道的发送队列；

S12.当数据源产生的数据包小于最大传输单元，通常认为这种数据是数据源生产者大包数据分成多个单位数据的结尾或者其他意义的数据，此时为保证数据更高的实时性，可以直接将缓冲区数据送入USB PHY的发送队列，同时将这包数据送入USBPHY的管道的发送队列。

S14.在上述传送规则的基础上，还可以增加其他的规则，同样可以达到减少主控制器资源占用情况：

S16.实际应用时，可以根据实际情况，简化或者组合上述规则，例如：生产者产生的数据，在缓冲区达到缓冲区的门限值，才将数据送入USB PHY的管道的发送队列；

S18.缓冲区还可以有类似如下功能，减少或者去除无效数据的移动和拷贝动作：

如下实例：生成者数据源产生的数据由固定长度的包头+有效数据，可以修改的规则是，在缓存器中首次初始化分配内存时，每个单位数据的长度都会分区包头+有效数据，在生成者数据移动到缓冲器时，只移动或者拷贝有效数据，包头数据不移动或者拷贝，这样能够在一定程度上降低系统的负荷。

上述缓存器的应用以及配置规则可以大大提高USB PHY传输效率，即原来产生的数据包直接拷贝到USB PHY，经过本优选实施例的改进，数据积累到一定量时才会申请系统一次中断和拷贝动作，减少对系统资源的占用，上述方法和装置可以广泛地应用到USB相关的设备中。

图4是根据本发明优选实施例的增加缓存器后USB批数据流模型一示意图，如图4所示，数据传递规则如下：

步骤S402，数据源生产者产生一个单位数据；

步骤S404，判断缓存数据是否达到门限值，如果是，进入步骤S406，否则进入步骤S410；

步骤S406，缓存区数据移入USB PHY管道发送队列；

步骤S408，管道发送队列是否达到未发送数据门限值，如果是，进入步骤S410，否则进入步骤S406；

步骤S410，单位数据移入缓冲区。

图5是根据本发明优选实施例的增加缓存器后USB批数据流模型二示意图，如图5所示，数据传递规则如下：

步骤S502，数据源生产者产生数据包小于单位数据；

步骤S504，缓存区数据移入USB PHY管道发送队列；

步骤S506，数据包不经过缓冲区直接移入USB PHY管道发送队列。通常情况下，传送的数据都是大块数据，但是，当数据包小于最大传输单元(也称单位数据)时，一般认为是某些传输数据的结束，因此可将其与缓冲区中数据一同发给USB物理控制器处理。这样处理有利于保护更高要求的实时性。

在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施例中描述的技术方案。

在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

工业实用性

如上所述，本发明实施例提供的一种数据传输方法及装置，具有以下有益效果：提升了USB物理控制器的利用率，并且由于USB物理控制器一次处理的数据量增加，同时也提升了主控制器的利用率，降低了USB物理控制器对主控制器的占用率。

Claims

一种数据传输方法，包括：

对向通用串行总线USB物理控制器传输的数据进行缓存；

在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。
根据权利要求1所述的方法，其中，在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器包括：

在缓存的数据总量达到预设阈值的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。
根据权利要求2所述的方法，其中，在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器包括：

在缓存的数据总量未达到预设阈值，且所述USB物理控制器管道未发送数据队列小于预设门限值的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。
根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：

在缓存的数据总量未达到预设阈值，且所述USB物理控制器管道未发送数据队列大于或等于预设门限值的情况下，继续对向USB物理控制器传输的数据进行缓存。
根据权利要求1所述的方法，其中，对向USB物理控制器传输的数据进行缓存包括：

判断所述向USB物理控制器传输的数据是否小于最大传输单元；

如果否，则对所述向USB物理控制器传输的数据进行缓存。
根据权利要求1所述的方法，其中，对向USB物理控制器传输的数据进行缓存包括：

将所述向USB物理控制器传输的数据的有效数据拷贝至缓冲区。
一种数据传输装置，包括：

缓存模块，设置为对向通用串行总线USB物理控制器传输的数据进行缓存；

传输模块，设置为在缓存的数据满足预设条件的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。
根据权利要求7所述的装置，其中，所述传输模块包括：

传输单元，设置为在缓存的数据总量达到预设阈值的情况下，将所述缓存的数据传输给所述USB物理控制器。
根据权利要求7所述的装置，其中，所述缓存模块包括：

判断单元，设置为判断所述向USB物理控制器传输的数据是否小于最大传输单元；

缓存单元，设置为在所述判断单元的判断结果为否的情况下，对所述向USB物理控制器传输的数据进行缓存。
根据权利要求7所述的装置，其中，所述缓存模块包括：

拷贝单元，设置为将所述向USB物理控制器传输的数据的有效数据拷贝至缓冲区。