專利名稱：用于基于串行數(shù)據(jù)總線的流媒體傳輸系統(tǒng)終端設(shè)備中的仲裁器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)屬于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和交換技術(shù)領(lǐng)域，涉及對同一總線上有多種流媒體數(shù)據(jù)進行 收發(fā)的總線仲裁方法。
背景技術(shù)：
在信息時代化的今天，人們實時溝通越來越頻繁，對快速的信息化溝通的要求也 越來越高。從大型的國際型政治會議到小型的企業(yè)商務(wù)談判，我們的溝通無時無刻不依賴 于會議。會議系統(tǒng)隨著我們的需求在快速發(fā)展著，從單一的點到點的模式逐漸發(fā)展到點到 多點，甚至多點對多點的模式，IT技術(shù)的飛速發(fā)展，讓我們慢慢習(xí)慣并非常依賴于這項技術(shù) 為我們帶來的便捷、快速而低廉的工作模式，于是，IT與音視頻和網(wǎng)絡(luò)的融合，把我們從簡 單的音頻會議到如今豐富多樣的視頻會議、網(wǎng)絡(luò)會議。系統(tǒng)中多個設(shè)備或模塊可能同時申請對總線的使用權(quán)，為避免產(chǎn)生總線沖突，需 要由總線仲裁機構(gòu)合理地控制和管理系統(tǒng)中需要占用總線的申請者，在多個申請者同時提 出總線請求時，以一定的優(yōu)先算法仲裁哪個應(yīng)獲得對總線的使用權(quán)。但是不論按照何種算 法，都應(yīng)該滿足下面的要求1、每一時刻只能有一個設(shè)備作為總線主控器；2、先請求者先響應(yīng)，且在一個總線操作周期之內(nèi)不被打斷；3、同一時刻有幾個設(shè)備發(fā)出請求時，按優(yōu)先級排序響應(yīng)。仲裁算法性能的優(yōu)劣對系統(tǒng)性能有較大影響。常用的仲裁算法有(1)靜態(tài)優(yōu)先級算法，它為每個連到總線上的設(shè)備或模塊分配一個唯一的固定優(yōu) 先級。當(dāng)多個設(shè)備或模塊同時請求使用系統(tǒng)總線時，仲裁機構(gòu)使優(yōu)先級最高的申請者使用 總線。通常用菊花鏈方式來確定優(yōu)先級，越靠近仲裁器的處理機的優(yōu)先級越高。這種算法 的優(yōu)點是簡單、易實現(xiàn)。缺點是優(yōu)先級低的處理機很少有機會使用總線。(2)均等算法通常以輪轉(zhuǎn)方式將總線按固定長短的時間片依次供各處理機使用， 常用于同步總線。優(yōu)點是算法較簡單且能保證各處理機有均等機會使用總線。缺點是平均 等待時間較長。此外，若輪到的處理機不用總線時，將造成總線帶寬的浪費。(3)動態(tài)優(yōu)先算法根據(jù)總線使用情況和相應(yīng)規(guī)則，動態(tài)地改變連接到總線上的處 理機的優(yōu)先級。如近期最少使用算法，將最高的優(yōu)先級分給在最長時間間隔內(nèi)未使用總線 的處理機。又如循環(huán)菊花鏈算法，根據(jù)離最后一次使用總線的處理機所處位置遠近來分配 優(yōu)先級。距離越近的處理機，它的優(yōu)先級越高。動態(tài)優(yōu)先算法的優(yōu)點是兼顧了前兩種算法 的優(yōu)缺點，即有較小的平均等待時間而又可使系統(tǒng)中各處理機有更均等的機會使用總線， 缺點是控制邏輯較復(fù)雜。(4)先來先服務(wù)算法這是理想的仲裁算法，它不按優(yōu)先級選擇申請者，因而有最好 的均等性，但實現(xiàn)較困難。主要作為一種衡量其它算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。上述各種仲裁算法，可用集中式或分布式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。集中式結(jié)構(gòu)由一個仲裁機構(gòu)統(tǒng)一實現(xiàn)仲裁算法，常用輪流查詢或獨立請求和準(zhǔn)用等硬件機構(gòu)實現(xiàn)。分布式結(jié)構(gòu)則將仲 裁硬件分布到各個處理機中，分配給每個處理機一個唯一的優(yōu)先號，欲請求使用總線的處 理機將自己的優(yōu)先號由各自的分布仲裁機構(gòu)送到共享的請求有效線上進行邏輯“或”操作， 形成一個合成優(yōu)先號。然后再由分布仲裁器將各處理機優(yōu)先號與此合成優(yōu)先號相比較，優(yōu) 先號小于此合成優(yōu)先號的處理機將自動撤銷請求，獲得總線使用權(quán)的將是具有最高優(yōu)先號 的處理機。本發(fā)明采用集中式結(jié)構(gòu)的仲裁方法，采用輪流查詢或獨立請求和準(zhǔn)用等硬件機 構(gòu)實現(xiàn)。如圖2所示，當(dāng)設(shè)備的音頻存儲器303-1，控制緩沖器303-3，視頻緩沖器203-2等 同時有數(shù)據(jù)時，總線仲裁模塊305采用本發(fā)明所述方法計算優(yōu)先級，從而選定一個優(yōu)先級 最高的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的發(fā)送。直到發(fā)完這個存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)再次仲裁選擇另一個存儲器 內(nèi)的數(shù)據(jù)，一直循環(huán)直到所有的存儲器里的數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時會在包與包 之間插入一定的時間間隔。采用這種仲裁方式，克服了采用靜態(tài)優(yōu)先級仲裁算法和均等算法二者的缺點，兼 顧了動態(tài)優(yōu)先算法平均等待時間短的優(yōu)點，實現(xiàn)各個模塊具有均等使用總線的機會，增加 了總線的利用率，而且實現(xiàn)簡單。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在申請使用總線的信號比較多而且要求的同步性很強 的情況下，能較好的完成多種信號的同步傳輸?shù)闹俨闷?、使用該仲裁器的終端設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種終端設(shè)備中的總線仲裁器，其中，多個所述終 端設(shè)備串行連接，并且最前端的一個終端設(shè)備與中央控制設(shè)備連接，所述總線仲裁器包括 數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取至少一個數(shù)據(jù)信號和與該數(shù)據(jù)信號對應(yīng)的串行總線使用請求信 號；至少一個存儲器，按照信號種類分類存儲所述數(shù)據(jù)讀取單元所讀取的數(shù)據(jù)信號；至少 一個優(yōu)先級計算器，各個優(yōu)先級計算器分別與所述存儲器中的一個相連，用于計算存儲在 各個所述存儲器中的數(shù)據(jù)信號的總線使用優(yōu)先級；比較器，用于對來自所述優(yōu)先級計算器 的總線使用優(yōu)先級進行比較，并將選擇信號輸出至各個所述存儲器，其中所述選擇信號選 擇所述總線使用優(yōu)先級中的最大值所對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號作為首先使用串行總線的數(shù)據(jù)信號； 以及上行端口，用于利用所述串行總線輸出所選擇的存儲在一個所述存儲器中的數(shù)據(jù)信 號。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種會議系統(tǒng)，包括通過串行總線串行連接的 多個終端設(shè)備，并且最前端的一個終端設(shè)備與中央控制設(shè)備連接，其特征在于各個所述終 端設(shè)備包括如上所述的總線仲裁器。本發(fā)明主要是針對串行級聯(lián)的會議系統(tǒng)，在終端設(shè)備的內(nèi)部對使用總線進行數(shù)據(jù) 傳輸?shù)亩鄠€信號進行仲裁，選擇優(yōu)先使用串行總線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。本發(fā)明總線仲裁的方法克服了采用靜態(tài)優(yōu)先級仲裁算法和均等算法二者的缺點， 兼顧了動態(tài)優(yōu)先算法平均等待時間短的優(yōu)點，實現(xiàn)各個模塊具有均等使用總線的機會，增 加了總線的利用率，而且實現(xiàn)簡單。


圖1是解釋本發(fā)明用于數(shù)字流媒體傳輸?shù)南到y(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖2是解釋本發(fā)明用于數(shù)字流媒體傳輸系統(tǒng)中終端設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖3是解釋本發(fā)明終端設(shè)備內(nèi)包含的總線仲裁模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖4是解釋本發(fā)明總線仲裁模塊中優(yōu)先級計算器的結(jié)構(gòu)圖；圖5是解釋應(yīng)用本發(fā)明的優(yōu)先級計算器內(nèi)的優(yōu)先級確定單元的結(jié)構(gòu)圖；圖6是解釋本發(fā)明中傳輸數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)協(xié)議示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明的具體實施方式
進行解釋。在說明實施例的所有的圖 中，具有相同功能的部分采用相同的符號，省略反復(fù)的說明。本發(fā)明可以以較低的成本和簡單的結(jié)構(gòu)，靈活實現(xiàn)總線仲裁，考慮了會議應(yīng)用場 景，可結(jié)合串行流媒體實時總線廣泛用于現(xiàn)場會議系統(tǒng)。本發(fā)明中的數(shù)據(jù)仲裁主要是針對串行級聯(lián)的會議系統(tǒng)，在終端設(shè)備的內(nèi)部對使用 總線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€信號進行仲裁。該串行級聯(lián)的會議系統(tǒng)的基本構(gòu)架如附圖1所 示。與傳統(tǒng)的星型局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)不同，該用于數(shù)字流媒體傳輸?shù)南到y(tǒng)采用了串行級聯(lián)的 連接方式，在該串行級聯(lián)的系統(tǒng)中，各個終端設(shè)備(202-n)的上行端口與其前一級終端設(shè) 備的下行端口連接，并且各個終端設(shè)備的下行端口與其后一級終端設(shè)備的上行端口連接， 依此類推，最前端的一個終端設(shè)備(202-1)的上行端口與中央控制設(shè)備(201)的硬件接口 (301)連接。來自各個所述終端設(shè)備的音視頻及控制數(shù)據(jù)被串聯(lián)地上行傳輸至所述中央控 制設(shè)備(201)，并且來自所述中央控制設(shè)備(201)的音視頻及控制數(shù)據(jù)被串聯(lián)地下行傳輸 至上述多個終端設(shè)備中的至少一個，從而實現(xiàn)了基于局域網(wǎng)的、串行級聯(lián)結(jié)構(gòu)的數(shù)字流媒 體傳輸系統(tǒng)。在本申請人提交的申請?zhí)枮?200910135666. 7，發(fā)明名稱為“一種基于局域網(wǎng) 的數(shù)字語音傳輸系統(tǒng)”的專利申請中對該系統(tǒng)的工作原理進行了具體地說明，全文引入于 此，因此省略關(guān)于該系統(tǒng)的工作原理以及工作方式的具體說明。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)下行時，從中央控制器下發(fā)的數(shù)據(jù)包和前一級終端設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的 數(shù)據(jù)包到達，仲裁機制非常簡單。分兩種情況考慮，當(dāng)數(shù)據(jù)包是控制信號，通過對包內(nèi)地址 和本機ID地址的比較，確定控制命令是否發(fā)給本臺終端設(shè)備，如果是，只需要本地留用，不 再轉(zhuǎn)發(fā)；如果不是發(fā)給本臺終端設(shè)備，只需要向下轉(zhuǎn)發(fā)即可。當(dāng)數(shù)據(jù)包是音頻視頻或其他信 號，本地留用的同時向下轉(zhuǎn)發(fā)。以下具體地解釋多路數(shù)據(jù)同時需要利用串行總線上行傳輸時，在終端設(shè)備內(nèi)部進 行的數(shù)據(jù)仲裁方法。附圖2解釋了上述用于數(shù)字流媒體傳輸?shù)南到y(tǒng)中的終端設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。其 中，在各個終端設(shè)備中，包括下行端口 301、上行端口 305、本地音頻信號存儲器303-1、視 頻信號存儲器303-2、控制信號存儲器303-3、信號分離器302、下行端口音頻信號存儲器 303-4、下行端口視頻信號存儲器303-5、下行端口控制信號存儲器303-6、總線仲裁器304。其中終端設(shè)備的下行端口 305用于將來自前一臺終端設(shè)備的音視頻及控制數(shù)據(jù) 向下轉(zhuǎn)發(fā)給后一臺終端設(shè)備，并接收來自后一臺終端設(shè)備的音視頻及控制數(shù)據(jù)；與之對應(yīng) 地，上行端口 301用于接收前一臺終端設(shè)備的音視頻及控制數(shù)據(jù)，并將來自本機和后一臺 終端設(shè)備的音視頻及控制數(shù)據(jù)向上發(fā)送給前一臺終端設(shè)備。從終端設(shè)備的下行入端口 301 傳來的流媒體數(shù)據(jù)經(jīng)過信號分離器302解析出音頻視頻和控制信號，并分別存入下行端口音頻信號存儲器303-4、下行端口視頻信號存儲器303-5、下行端口控制信號存儲器303-6。 各個終端設(shè)備本地產(chǎn)生的音頻視頻和控制信號分別存入本地音頻信號存儲器303-1、視頻 信號存儲器303-2、控制信號存儲器303-3。在來自上述六個存儲器的多路音頻，控制，視頻 或是其他信號同時申請使用串行總線時，總線仲裁器304進行信號數(shù)據(jù)優(yōu)先級的計算，判 定，從而實現(xiàn)高優(yōu)先級先傳送的目的(以下將具體描述)。圖3中示出了包含在各個終端設(shè)備內(nèi)部的總線仲裁器304的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。 該總線仲裁器304包括數(shù)據(jù)讀取模塊401，用于當(dāng)有來自上述六個存儲器303-1、303-2、 303-3、303-4、303-5、303-6中的任意一個的總線使用請求時，就開始依次從上述六個存 儲器中讀取數(shù)據(jù)，并將所讀取的各種信號分別按照信號的類別存入本地音頻信號存儲器 402-1、本地視頻信號存儲器402-2、本地控制信號存儲器402-3、下行端口音頻信號存儲器
402-4、下行端口視頻信號存儲器402-5和下行端口控制信號存儲器402-6中；上述六個 存儲器 402-1、402-2、402-3、402-4、402-5、402-6 分別連接有優(yōu)先級計算器 403_1、403_2、
403-3,403-4,403-5和 403-6，所述各個優(yōu)先級計算器 403-1、403-2、403-3、403-4、403_5 和 403-6分別為各個存儲器中存儲的數(shù)據(jù)計算優(yōu)先級，具體的優(yōu)先級計算方式在以下進行描 述。由所述各個優(yōu)先級計算器分別計算出的優(yōu)先級、相應(yīng)的數(shù)據(jù)的標(biāo)識符被傳送至比較器 404進行比較，比較器將最大的優(yōu)先級值所對應(yīng)的數(shù)據(jù)的標(biāo)識符和類型提供給選擇器406， 選擇器406根據(jù)所述數(shù)據(jù)的標(biāo)識符和類型選擇相應(yīng)的存儲器中所存儲的數(shù)據(jù)，并將所選擇 的數(shù)據(jù)通過上行端口 407利用串行總線優(yōu)先進行上行傳輸。通過上述比較器比較各個信號的優(yōu)先級，選取優(yōu)先級最高的那個信號使用總線進 行發(fā)送，直到發(fā)完該存儲器內(nèi)的所有數(shù)據(jù)?？偛弥俨闷?04再次進行優(yōu)先級判定，每次都是 選取優(yōu)先級最高的信號優(yōu)先進行發(fā)送，一直重復(fù)上述過程直到發(fā)完所有發(fā)出總線使用請求 的數(shù)據(jù)。附圖4示出了總線仲裁器304中的優(yōu)先級計算器403的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。所述優(yōu)先 級計算器包括信號特征提取模塊501、優(yōu)先級確定單元502、優(yōu)先級存儲器503、信號輸入 端504、信號輸出端505和時間比較器506。來自圖3中示出的各個存儲器中的音頻、視頻 或者控制信號包通過信號輸入端504進入優(yōu)先級計算器403，所述信號特征提取模塊501根 據(jù)圖6中示出的信號包的幀結(jié)構(gòu)，解包提取出各個信號的屬性特征值，其中各個信號的屬 性特征值包括信號的類型，數(shù)據(jù)包的長度、數(shù)據(jù)等待傳輸?shù)臅r間Tl以及距離上次傳輸該 種數(shù)據(jù)包(即圖2的6個存儲器中分別緩存的六種數(shù)據(jù))的時間T2，其中利用時間比較器 506和從信號包的幀結(jié)構(gòu)中獲得的屬性值計算得到上述時間Tl和T2 (之后具體說明)。優(yōu) 先級確定單元502根據(jù)下述的方式計算信號的最終優(yōu)先級系數(shù)，并將最終優(yōu)先級的值存入 優(yōu)先級存儲器503，并通過信號輸出端505將計算出的最終優(yōu)先級系數(shù)提供給比較器404進 行比較。以下對該優(yōu)先級計算器中的優(yōu)先級確定單元502的具體工作原理進行具體地解釋。通過實際研究發(fā)現(xiàn)，在串行流媒體傳輸總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的優(yōu)先級主要由以下幾 個參數(shù)決定，即信號的數(shù)據(jù)類型，單個數(shù)據(jù)包的長度、數(shù)據(jù)等待傳輸?shù)臅r間以及距離上次 傳輸該種數(shù)據(jù)包(即圖2的6個存儲器中分別緩存的六種數(shù)據(jù))的時間，并且發(fā)現(xiàn)每一種 參數(shù)對信號優(yōu)先級所產(chǎn)生的影響也有不同。
基于此，在進行串行流媒體傳輸總線傳輸?shù)膬?yōu)先級判斷時，分別考慮各種參數(shù)對 于在串行總線上的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的影響大小，來計算最終優(yōu)先級。具體地，優(yōu)先級確定單元 502利用上述各個參數(shù)所對應(yīng)的優(yōu)先級分量來計算最終優(yōu)先級K，Kl系數(shù)確定單元602根 據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型的確定優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)Kl，K2系數(shù)確定單元603根據(jù)每個數(shù)據(jù)包的長度 確定優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)K2，K3系數(shù)確定單元604根據(jù)數(shù)據(jù)等待傳輸?shù)臅r間確定優(yōu)先級加權(quán)系 數(shù)Κ3，Κ4系數(shù)確定單元605根據(jù)距離上次傳輸該種數(shù)據(jù)包的時間確定優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)Κ4， 然后，通過最終優(yōu)先級確定單元606通過以下方式來確定最終優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)K。各個加權(quán)系數(shù)通過以下方式確定優(yōu)先級系數(shù)Kl的確定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型包括控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)以及視頻數(shù)據(jù)。 由于控制數(shù)據(jù)所攜帶的信息對所有的終端設(shè)備都會帶來影響，因此控制數(shù)據(jù)的優(yōu)先級加權(quán) 系數(shù)最高，為1，音頻數(shù)據(jù)的優(yōu)先級次之，為1/2 ；視頻數(shù)據(jù)的優(yōu)先級最低為1/4。數(shù)據(jù)信號中單個數(shù)據(jù)包的長度N就決定了參數(shù)Κ2的值，Κ2可由以下公式(1)計 算得到。通過公式(1)中的計算方式，使得能夠保證能夠先傳數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)包，后傳數(shù)據(jù) 量大的數(shù)據(jù)包，從而使得每個信號都可以迅速地開始被傳輸。Κ2 = 1/Ν 式(1)Tl表示待傳輸數(shù)據(jù)已等待的時間，Κ3可由以下公式(2)計算得到。通過公式(2) 中的計算方式，使得能夠保證每個信號等待的時間不至于非常長，防止某個信號長時間得 不到總線傳輸許可。Κ3 = Log10T1 式(2)Τ2表示總線仲裁器的上行端口距離上次傳輸同一種數(shù)據(jù)包(即圖2的6個存儲器 中分別緩存的六種數(shù)據(jù))的時間，Κ4可由以下公式(3)計算得到。通過公式(3)中的計算 方式，使得距離上次數(shù)據(jù)包的時間Τ2越長，被優(yōu)先傳輸?shù)目赡苄跃驮酱螅瑥亩ＷC了能夠 保證長時間沒有發(fā)出過總線使用請求的信號能夠被優(yōu)先傳輸。Κ4 = Log10T2 式(3)各個確定單元根據(jù)上述公式分別確定四個優(yōu)先級分量ΚΙ、Κ2、Κ3和Κ4，然后最終 優(yōu)先級確定單元606通過公式(4)計算出最終優(yōu)先級K K = Κ1*Κ2*Κ3*Κ4 式(4)附圖5示出了本發(fā)明中優(yōu)先級計算器內(nèi)部的核心部分優(yōu)先級確定單元的結(jié)構(gòu)框 圖。優(yōu)先級確定單元的內(nèi)部包括信號輸入端口 601，Κ1確定單元602，Κ2確定單元603，Κ3 確定單元604，Κ4確定單元605，最終優(yōu)先級確定單元606和信號出端口 607。ΚΙ, Κ2，Κ3， Κ4確定單元需要的參數(shù)來自于優(yōu)先級計算器中的信號特征提取單元501。來自信號特征提 取模塊501的各個信號屬性值通過信號輸入端口 601被提供給各個確定單元602、603、604 和605，Kl確定單元602根據(jù)公式(1)和信號“數(shù)據(jù)類型”參數(shù)計算出優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)Kl ； Κ2確定單元603根據(jù)公式(2)和數(shù)據(jù)“長度”參數(shù)計算出優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)Κ2 ；Κ3確定單元 604根據(jù)公式(3)和待傳輸數(shù)據(jù)已等待的時間Tl參數(shù)計算出優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)Κ3 ；Κ4確定 單元605根據(jù)公式(4)和距離上次傳輸同一類型數(shù)據(jù)包的時間Τ2參數(shù)計算出優(yōu)先級加權(quán) 系數(shù)Κ4。根據(jù)公式(4)最終優(yōu)先級確定單元606算出該種信號優(yōu)先系數(shù)K，經(jīng)過信號出端 口 607存儲進優(yōu)先級存儲器503。信號特征提取單元501提取出計算優(yōu)先級加權(quán)系數(shù)Κ1、Κ2、Κ3和Κ4所需要的信號參數(shù)。提取各參數(shù)具體過程如下信號“數(shù)據(jù)類型”的提取音頻、視頻和控制信號數(shù)據(jù)包經(jīng)過信號入端口 504進入 優(yōu)先級計算器，經(jīng)過信號特征提取單元501時，根據(jù)通信協(xié)議(幀結(jié)構(gòu)如圖6所示)正確之 后，進行數(shù)據(jù)解包，成功將音頻，視頻和控制信號解包出來。在通信協(xié)議(幀結(jié)構(gòu)如圖6所 示)中的第5字段就是數(shù)據(jù)類型，根據(jù)規(guī)定好的類型碼(例如采用兩位數(shù)據(jù)，00代表音頻信 號，01代表視頻信號，10代表控制信號)確定出信號的數(shù)據(jù)類型，送入優(yōu)先級確定單元，根 據(jù)前述所述的方法確定該信號優(yōu)先級。信號單個數(shù)據(jù)包“長度”的提取音頻、視頻和控制信號數(shù)據(jù)包經(jīng)過信號特征提取 單元501成功解包后，根據(jù)通信協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)(如圖6所示)，第6字段就是數(shù)據(jù)包的“長 度”信息N。根據(jù)前述公式(2)計算出優(yōu)先級系數(shù)K2。信號“時間戳”的提取音頻、視頻和控制信號數(shù)據(jù)包經(jīng)過信號特征提取單元501 成功解包后，根據(jù)通信協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)(如圖6所示)，第7字段就是數(shù)據(jù)包的“時間戳”。通 過“時間戳”獲取數(shù)據(jù)包當(dāng)前的時間to。時間Tl的確定數(shù)據(jù)包的“時間戳”包含的當(dāng)前時間、與數(shù)據(jù)分別讀入數(shù)據(jù)存儲
器402-1,402-2....... 402-6內(nèi)的時間、，經(jīng)過時間比較器506的比較相減，從而確定出數(shù)
據(jù)等待傳輸?shù)臅r間Tl。K3確定單元604根據(jù)數(shù)據(jù)等待傳輸?shù)臅r間Tl，其根據(jù)前述公式(3) 計算出優(yōu)先級系數(shù)K3。時間T2的確定T2為總線仲裁器的上行端口本次選通，并且距離上次傳輸同一類 型數(shù)據(jù)包的時間。Τ2主要由選擇器406和優(yōu)先級計算器403確定。每次選擇器406選擇出 優(yōu)先級最高的信號后，都會向優(yōu)先級計算器403發(fā)送一個反饋信號。優(yōu)先級計算器403將 反饋信號中包含的上次選出該種數(shù)據(jù)作為優(yōu)先級最高信號的時間與該數(shù)據(jù)包所攜帶的“時 間戳”進行比較，得出時間Τ2，并提供Κ4確定單元605，其通過前述公式(3)計算出優(yōu)先級 系數(shù)Κ4。采用本方法，可以使距離上次傳輸該種數(shù)據(jù)包的時間Τ2越長，該中數(shù)據(jù)包被優(yōu)先 傳輸?shù)目赡苄跃驮酱?，從而保證了能夠保證長時間沒有發(fā)出過總線使用請求的那種信號能 夠被優(yōu)先傳輸。附圖6解釋了本發(fā)明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號幀結(jié)構(gòu)協(xié)議。本發(fā)明定義了一種通信協(xié)議。 特征提取模塊501收到數(shù)據(jù)包時，根據(jù)通信協(xié)議(幀結(jié)構(gòu)如圖6所示)進行數(shù)據(jù)解包，并以 狀態(tài)位形式記錄解包成功，成功將音頻，視頻和控制信號解包出來。協(xié)議幀結(jié)構(gòu)是這樣定義 的首先開始是前導(dǎo)信息，接下來是SFD部分，第3字段是目的地址(例如采用6字節(jié)的地 址)，第4字段是源地址，第5字段是信號類型(例如采用兩位數(shù)據(jù)，00代表音頻信號，01代 表視頻信號，10代表控制信號)。第6字段是信號數(shù)據(jù)包的長度，第7字段是信號附加的時 間戳信息，第8字段是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，再后面是LLC數(shù)據(jù)和LLC填充位，幀最后以FCS結(jié)尾。幀結(jié)構(gòu)中的“數(shù)據(jù)類型”經(jīng)過特征提取模塊501提取出信號的類型數(shù)據(jù)信息，用于 計算優(yōu)先級系數(shù)Kl ；幀結(jié)構(gòu)中的“長度”經(jīng)過特征提取模塊501提取出信號單個數(shù)據(jù)包的 “長度”信息，用于計算優(yōu)先級系數(shù)K2 ；幀結(jié)構(gòu)中的“時間戳”經(jīng)過特征提取模塊501提取出 信號附帶的時間戳信息，用于計算優(yōu)先級系數(shù)K3 ；優(yōu)先級系數(shù)K4由選擇器406和優(yōu)先級計 算器403確定(如上所述)的時間T2歸一化得出。本發(fā)明公開的具有上述總線仲裁器的終端設(shè)備可以用于混音系統(tǒng)中，當(dāng)同時有多 個終端設(shè)備需要向中央控制設(shè)備發(fā)送音頻信號時，通過采用上述各個終端設(shè)備中的總線仲
9裁器進行仲裁，可以有效地保證能以較快地速度將各個終端設(shè)備處的音頻數(shù)據(jù)傳輸至中央 控制設(shè)備處進行混音，同時保證各個終端設(shè)備處的數(shù)據(jù)不會發(fā)生擁塞和丟包現(xiàn)象，保證了 傳輸信號的質(zhì)量。此外，發(fā)明中公開的上述總線仲裁的方法還可以廣泛被用在公共廣播系統(tǒng)、樓宇 對講系統(tǒng)等通信系統(tǒng)。雖然為了說明的目的，本發(fā)明是參照所選擇的特定實施例描述的，但顯而易見的， 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進行各種修改而不脫離本發(fā)明的基本原理和范圍。
權(quán)利要求
一種終端設(shè)備中的總線仲裁器，其中，多個所述終端設(shè)備通過串行總線串行連接，并且最前端的一個終端設(shè)備與中央控制設(shè)備串連，所述總線仲裁器包括數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取至少一個數(shù)據(jù)信號、與所述數(shù)據(jù)信號對應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)識和與該數(shù)據(jù)信號對應(yīng)的串行總線使用請求信號；至少一個存儲器，按照信號種類分類存儲所述數(shù)據(jù)讀取單元所讀取的數(shù)據(jù)信號；至少一個優(yōu)先級計算器，各個優(yōu)先級計算器分別與所述存儲器中的一個相連，用于計算存儲在各個所述存儲器中的數(shù)據(jù)信號的總線使用優(yōu)先級；比較器，用于對來自所述優(yōu)先級計算器的總線使用優(yōu)先級進行比較，并將選擇信號輸出至各個所述存儲器，其中所述選擇信號選擇所述總線使用優(yōu)先級中的最大值所對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號作為首先使用串行總線的數(shù)據(jù)信號，所述選擇信號包含所述最大值對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)標(biāo)識；以及上行端口，用于利用所述串行總線輸出所選擇的存儲在一個所述存儲器中的數(shù)據(jù)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的總線仲裁器，其中，各個所述優(yōu)先級計算器包括 信號輸入端口，用于輸入與所述優(yōu)先級計算器連接的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)信號； 信號特征提取單元，用于提取所輸入的數(shù)據(jù)信號中的特征值；優(yōu)先級確定單元，用于根據(jù)所提取的特征值計算所輸入的數(shù)據(jù)信號的總線使用優(yōu)先級。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的總線仲裁器，其中，所述特征值包括所述數(shù)據(jù)信號的類型， 數(shù)據(jù)信號中單個數(shù)據(jù)包的長度，等待傳輸?shù)臅r間以及距離上次傳輸該種數(shù)據(jù)包的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的總線仲裁器，其中，所述優(yōu)先級確定單元根據(jù)以下公式確定 所述數(shù)據(jù)信號的最終優(yōu)先級值K，K = K1*K2*K3*K4,其中，根據(jù)所提取的數(shù)據(jù)信號的類型確定優(yōu)先級系數(shù)Κ1，根據(jù)在預(yù)定時間段內(nèi)所提取 的數(shù)據(jù)信號中單個數(shù)據(jù)包的長度N確定優(yōu)先級系數(shù)Κ2，根據(jù)所提取的數(shù)據(jù)信號已等待的時 間T1確定優(yōu)先級系數(shù)Κ3，根據(jù)距離上次傳輸該種數(shù)據(jù)包的時間T2確定優(yōu)先級系數(shù)Κ4。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總線仲裁器，其中所述數(shù)據(jù)類型包括控制數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)以及視頻數(shù)據(jù)，當(dāng)所提取的數(shù)據(jù)信號為控制數(shù) 據(jù)時，Kl最大，當(dāng)所提取的數(shù)據(jù)信號為視頻數(shù)據(jù)時，Kl最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總線仲裁器，其中Κ2= 1/Ν。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總線仲裁器，其中K3= LogiciTp
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的總線仲裁器，其中K4= Log1(lT2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任意一項所述的總線仲裁器，其中，所述至少一個存儲器包括下行端口音頻信號存儲器，用于存儲來自所述終端設(shè)備的下行端口的音頻信號； 下行端口視頻信號存儲器，用于存儲來自所述終端設(shè)備的下行端口的視頻信號； 下行端口控制信號存儲器，用于存儲來自所述終端設(shè)備的下行端口的控制信號； 本地音頻信號存儲器，用于存儲所述終端設(shè)備本地產(chǎn)生的音頻信號； 視頻信號存儲器，用于存儲所述終端設(shè)備本地產(chǎn)生的視頻信號；控制信號存儲器，用于存儲所述終端設(shè)備本地產(chǎn)生的控制信號。
10. 一種混音系統(tǒng)，包括通過串行總線串行連接的多個終端設(shè)備，并且最前端的一個終 端設(shè)備與中央控制設(shè)備串連，其特征在于各個所述終端設(shè)備包括如權(quán)利要求1-9中的任 意一項所述的總線仲裁器。
全文摘要
用于基于串行總線的流媒體傳輸系統(tǒng)中終端的仲裁器。本發(fā)明提供了一種終端設(shè)備中的總線仲裁器，其中，多個終端設(shè)備通過串行總線串行連接，并且最前端的一個終端設(shè)備與中央控制設(shè)備串連，該總線仲裁器包括數(shù)據(jù)讀取單元，至少一個存儲器，至少一個優(yōu)先級計算器，比較器和上行端口。采用本發(fā)明的總線仲裁器對使用串行總線的數(shù)據(jù)進行仲裁，克服了采用靜態(tài)優(yōu)先級仲裁算法和均等算法二者的缺點，兼顧了動態(tài)優(yōu)先算法平均等待時間短的優(yōu)點，實現(xiàn)各個模塊具有均等使用總線的機會，增加了總線的利用率，而且實現(xiàn)簡單。
文檔編號G06F13/362GK101930417SQ201010252729
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者施亮, 曹忻軍, 楊振華 申請人:北京飛利信科技股份有限公司