動態(tài)可重構(gòu)總線監(jiān)聽系統(tǒng)的三級緩沖存儲裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種嵌入式系統(tǒng)總線監(jiān)聽系統(tǒng)中數(shù)據(jù)緩沖存儲裝置，尤其涉及一 種動態(tài)可重構(gòu)總線監(jiān)聽系統(tǒng)中的監(jiān)聽數(shù)據(jù)的緩沖存儲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 動態(tài)可重構(gòu)總線（UM-BUS)是針對高可靠嵌入式應(yīng)用場合所定義的一種基于 M-LVDS的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高速串行總線，如圖1所示，采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持多節(jié)點(diǎn) 直接互連，最多可使用32條通道并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)。如果某些通道出現(xiàn)故障，總線控制器可實(shí) 時(shí)地檢測出來，將數(shù)據(jù)動態(tài)分配到剩余有效的通道上進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)動態(tài)重構(gòu)，對通信故障 進(jìn)行動態(tài)容錯。
[0003] UM-BUS總線的通信協(xié)議模型如圖2所示，從上到下依次為處理層、數(shù)據(jù)鏈路層、物 理層。其中處理層負(fù)責(zé)對整個總線的管理、協(xié)議封裝和對上層應(yīng)用接口的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)鏈路層 又分為傳輸子層和MAC子層兩部分，傳輸子層根據(jù)現(xiàn)存的有效線路對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組和動態(tài) 重構(gòu)。有效線路的信息由MAC子層通過鏈路檢測提供。物理層是協(xié)議的最底層，它為數(shù)據(jù) 通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的物理連接，完成了串并轉(zhuǎn)換、8b/10b編解碼、 時(shí)鐘同步等功能，為總線提供可靠的通信基礎(chǔ)。
[0004] UM-BUS總線采用主從命令應(yīng)答的通信模式，通過數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行信息交互?？?線上的節(jié)點(diǎn)按功能不同可劃分為主節(jié)點(diǎn)、從節(jié)點(diǎn)及監(jiān)視節(jié)點(diǎn)，一次通信過程只能由主節(jié)點(diǎn) 發(fā)起并且由從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，監(jiān)視節(jié)點(diǎn)用于監(jiān)視總線上的通信過程。如圖3所示，數(shù)據(jù)通信時(shí)， 在發(fā)送端，處理層從上層接口獲得數(shù)據(jù)并存儲到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，在傳輸子層根據(jù)MC子層提 供的有效線路信息將數(shù)據(jù)包動態(tài)均衡地分配到有效通道上，在物理層將分組數(shù)據(jù)包裝后， 經(jīng)8b/10b編碼成比特流發(fā)送到鏈路上。在接收端，物理層將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)鐘同步、 8b/10b解碼、串并轉(zhuǎn)換后，將通道數(shù)據(jù)解包，然后在傳輸子層根據(jù)MC子層提供的有效線路 信息將數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)組織并存儲在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，最后由處理層交給應(yīng)用層處理。
[0005] 表1給出了 UM-BUS總線通信數(shù)據(jù)包的組織格式，通信數(shù)據(jù)包由16字節(jié)的命令頭 和1025字節(jié)的主體數(shù)據(jù)構(gòu)成。UM-BUS總線通信數(shù)據(jù)包分為長包與短包兩種格式，短包只包 括16字節(jié)的命令頭部分，長包則由命令頭和數(shù)據(jù)兩部分組成。長包只在存儲器空間寫命令 及讀應(yīng)答時(shí)使用，其它命令與應(yīng)答則全部采用短包傳送。命令/狀態(tài)幀類型字節(jié)目前只定 義了低4位，規(guī)定了數(shù)據(jù)包類型。目前定義的數(shù)據(jù)包類型共8種：10讀命令、IO寫命令、存 儲器讀命令、存儲器寫命令、配置空間讀命令、配置空間寫命令、帶數(shù)據(jù)狀態(tài)包與不帶數(shù)據(jù) 狀態(tài)包。
[0006] 表1 UM-BUS總線通信數(shù)據(jù)包格式
[0007]
[0008] 其中：B表示字節(jié)，命令頭CRC與數(shù)據(jù)CRC分開計(jì)算
[0009] UM-BUS總線采用"命令-應(yīng)答-確認(rèn)"三段式通道故障檢測算法，在復(fù)位后或出 現(xiàn)故障時(shí)，由主節(jié)點(diǎn)啟動對從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行總線通道健康狀態(tài)檢測過程。如圖4所示，通道檢測 過程從時(shí)間上分為三個階段：①檢測命令發(fā)送階段，主節(jié)點(diǎn)從所有總線通道上向被檢測的 從節(jié)點(diǎn)發(fā)送檢測命令包，啟動通道檢測過程；②檢測狀態(tài)應(yīng)答階段，被檢測的從節(jié)點(diǎn)從所有 收到檢測命令的總線通道上，向發(fā)起檢測的主節(jié)點(diǎn)回送檢測應(yīng)答包；③檢測結(jié)果確認(rèn)階段， 主節(jié)點(diǎn)再從所有收到檢測應(yīng)答包的通道上，向被檢測的從節(jié)點(diǎn)發(fā)送檢測確認(rèn)包。對于主節(jié) 點(diǎn)，能夠收到檢測應(yīng)答包的通道是健康通道；對于從節(jié)點(diǎn)，能夠收到檢測確認(rèn)包的通道是健 康通道。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)主節(jié)點(diǎn)沒有收到從節(jié)點(diǎn)的檢測應(yīng)答包，或從節(jié)點(diǎn)沒有收到主節(jié)點(diǎn)的 檢測確認(rèn)包，均認(rèn)為檢測過程超時(shí)，通道不可用。通道檢測完成后，參與檢測過程的主、從兩 個節(jié)點(diǎn)依據(jù)檢測信息包接收情況分別更新各自的通道健康狀態(tài)表。
[0010] UM-BUS總線監(jiān)視節(jié)點(diǎn)按圖1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)掛接在總線上，對總線上的通信、檢 測等活動進(jìn)行監(jiān)聽記錄，并將記錄的總線活動信息傳送給后臺處理主機(jī)（PC機(jī)）進(jìn)行分類、 分析，使得總線使用者能夠全面地掌握總線各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的工作情況，方便總線應(yīng)用系統(tǒng)的 調(diào)試與問題分析?？偩€監(jiān)視節(jié)點(diǎn)只對總線上的活動進(jìn)行監(jiān)聽記錄，不能向總線發(fā)送信息?？?線監(jiān)視節(jié)點(diǎn)的核心由一個總線監(jiān)聽系統(tǒng)構(gòu)成，其功能是對總線上所有通道進(jìn)行監(jiān)聽，采集 記錄總線上各種通信過程、檢測過程及其它活動過程的命令、狀態(tài)、數(shù)據(jù)及時(shí)間等通信信息 及工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。
[0011] 總線監(jiān)聽系統(tǒng)在工作過程中，需要對UM-BUS總線上的所有通信活動進(jìn)行記錄，并 傳送到后臺處理主機(jī)上進(jìn)行分析。在32通道配置時(shí)，UM-BUS總線峰值通信速率可以達(dá)到 6. 4Gbps，包括監(jiān)聽現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)（如時(shí)間碼、緩沖器指針等），在峰值狀態(tài)下監(jiān)聽系統(tǒng)實(shí)際 產(chǎn)生的需要傳送給后臺處理主機(jī)的數(shù)據(jù)速率可達(dá)到lGB/s以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)行PC機(jī)的處 理能力和通信速率，為了不丟失監(jiān)聽系統(tǒng)監(jiān)聽到的總線活動數(shù)據(jù)，就必須在監(jiān)聽系統(tǒng)中設(shè) 置大容量高速緩沖器，對監(jiān)聽數(shù)據(jù)進(jìn)行臨時(shí)存儲。
[0012] 由于需要對總線上的活動進(jìn)行全面監(jiān)聽，UM-BUS總線監(jiān)聽系統(tǒng)會產(chǎn)生包括命令 頭數(shù)據(jù)、長包數(shù)據(jù)、錯誤信息、通道檢測信息等多種不同的監(jiān)聽信息，甚至這些不同的監(jiān)聽 信息還會同時(shí)到達(dá)，并且對于每一種監(jiān)聽信息還需要與時(shí)間碼等監(jiān)聽現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)組包存 儲，因此采用常規(guī)緩沖方法，為每一種信息設(shè)置一個緩沖區(qū)，或者為所有信息設(shè)置一個總的 緩沖區(qū)，不能滿足UM-BUS總線監(jiān)聽系統(tǒng)對多種監(jiān)聽數(shù)據(jù)的高速并發(fā)存儲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種動態(tài)可重構(gòu)總線監(jiān)聽系統(tǒng)的多級緩沖存儲裝置， 能夠?qū)討B(tài)可重構(gòu)總線監(jiān)聽系統(tǒng)監(jiān)聽到的所有總線活動信息進(jìn)行高速并發(fā)存儲，并在存儲 過程中對監(jiān)聽信息和工作現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行組包。
[0014] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：
[0015] -種動態(tài)可重構(gòu)總線監(jiān)聽系統(tǒng)的三級緩沖存儲裝置，其特征在于：所述三級緩沖 存儲裝置包括總線數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、通道檢測識別模塊、定時(shí)器、一級緩沖區(qū)、二級緩沖區(qū)、三 級緩沖區(qū)和主機(jī)傳輸控制模塊。
[0016] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的動態(tài)可重構(gòu)總線監(jiān)聽系統(tǒng)的三級緩沖存儲裝置，采用三級緩沖 二次打包方式，可實(shí)現(xiàn)對多種監(jiān)聽信息的高速并發(fā)存儲，為監(jiān)聽系統(tǒng)對總線通信活動進(jìn)行 實(shí)時(shí)、完整的監(jiān)聽記錄提供了技術(shù)保障。
【附圖說明】
[0017] 圖1是UM-BUS總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖2是UM-BUS總線協(xié)議層次模型圖；
[0019] 圖3是UM-BUS總線數(shù)據(jù)傳輸過程與數(shù)據(jù)通路示意圖；
[0020] 圖4是UM-BUS總線通道故障檢測方法示意圖；
[0021] 圖5是動態(tài)可重構(gòu)總線監(jiān)聽系統(tǒng)的三級緩沖存儲裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所示，動態(tài)可重構(gòu)總線（UM-BUS)采用基于M-LVDS的多通道智能動態(tài)冗余 的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持最多30個通信節(jié)點(diǎn)直接互連，節(jié)點(diǎn)編號為1~30,編號0和31保 留；使用最多32條通道并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)，各通道編號為0~31 ;兩個節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，如果某一通 道出現(xiàn)故障，可通過通道動態(tài)冗余及故障重構(gòu)技術(shù)自動屏蔽故障通道，只在健康通道上進(jìn) 行數(shù)據(jù)交換。
[0023] UM-BUS采用主從應(yīng)答方式，在節(jié)點(diǎn)間以表1所示的數(shù)據(jù)包形式交互信息?？偩€上 的節(jié)點(diǎn)按功能不同可劃分為主節(jié)點(diǎn)、從節(jié)點(diǎn)及監(jiān)視節(jié)點(diǎn)。一次通信過程只能由主節(jié)點(diǎn)通過 向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令包來啟動，由從節(jié)點(diǎn)回送響應(yīng)包結(jié)束。監(jiān)視節(jié)點(diǎn)用于監(jiān)視總線上的通信 過程。
[0024] UM-BUS總線監(jiān)視節(jié)點(diǎn)掛接在總線上，對總線上的通信、檢測等活動進(jìn)行監(jiān)聽記錄， 并將記錄的總線活動信息傳送給后臺處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類、分析?？偩€監(jiān)視節(jié)點(diǎn)只對總線 上的活動進(jìn)行監(jiān)聽記錄，不能向總線發(fā)送信息。總線監(jiān)視節(jié)點(diǎn)通常由總線監(jiān)聽系統(tǒng)與后臺 處理計(jì)算機(jī)組成，總線監(jiān)聽系統(tǒng)又可由總線監(jiān)聽模塊、通信數(shù)據(jù)緩沖存儲器和主機(jī)傳輸控 制模塊組成。其中總線監(jiān)聽模塊負(fù)責(zé)對總線上所有通道進(jìn)行監(jiān)聽，采集總線上各種通信過 程、檢測過程及其它活動過程的命令、狀態(tài)、數(shù)據(jù)及時(shí)間等通信信息及工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，將這 些信息記錄到通信數(shù)據(jù)緩沖存儲器中。傳輸控制模塊在后臺處理計(jì)算機(jī)的控制下將通信數(shù) 據(jù)緩沖存儲器中的監(jiān)聽數(shù)據(jù)傳輸給后臺處理計(jì)算機(jī)。后臺處理計(jì)算機(jī)完成對監(jiān)聽數(shù)據(jù)的分 類分析與存儲，供用戶使用。
[0025] 基于上述UM-BUS總線及總線監(jiān)視節(jié)點(diǎn)的工作原理，本實(shí)用新型的三級緩沖存儲 裝置的一種【具體實(shí)施方式】如下：
[0026] 在總線監(jiān)聽系統(tǒng)中設(shè)置如圖5所示的一個三級緩沖存儲裝置，包括總線數(shù)據(jù)監(jiān)測 模塊、通道檢測識別模塊、定時(shí)器、一級緩沖區(qū)、二級緩沖區(qū)、三級緩沖區(qū)和主機(jī)傳輸控制模 塊。
[0027] 總線數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊用于對動態(tài)可重構(gòu)總線進(jìn)行持續(xù)監(jiān)聽，將監(jiān)聽到的通信信息包 寫入一級緩沖區(qū)；監(jiān)聽到通信錯誤時(shí)，把錯誤信息寫入一級緩沖區(qū)。
[0028] 通道檢測識別模塊用于監(jiān)聽總線通道檢測過程，將監(jiān)聽到的檢測信息，寫入一級 緩沖區(qū)。
[0029] 定時(shí)器在監(jiān)聽系統(tǒng)中使用本地時(shí)鐘進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，通過UM-BUS總線時(shí)間同步協(xié) 議，產(chǎn)生與總線所有節(jié)點(diǎn)同步的時(shí)間碼，提供給一級緩沖區(qū)。
[0030] 一級緩沖區(qū)包括命令緩沖器、錯誤緩沖器和檢測緩沖器，各緩沖器大小均設(shè)為32 字節(jié)，可對一個監(jiān)測短包進(jìn)行緩沖存儲，