專利名稱：應(yīng)用于afdx交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法
應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于AFDX交換機的確保數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)順序與接收順序保持一致的方法。
背景技術(shù)：
AFDX (Avionics Full Duplex Switched Ethernet)網(wǎng)絡(luò)作為新興的航空電子總線標(biāo)準(zhǔn)，以普通以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，在終端和交換機中均加入了流量控制策略，從而保證航電系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性。
AFDX交換機是AFDX網(wǎng)絡(luò)中的核心部件。航電系統(tǒng)中對AFDX交換機的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的可靠性、數(shù)據(jù)實時性、數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的順序性有嚴(yán)格的要求，不同于普通的商業(yè)交換機， 它不光要實現(xiàn)各個終端間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，同時還有支持AFDX網(wǎng)絡(luò)中的虛擬鏈路(Virtual Link),為各個虛擬鏈路執(zhí)行流量策略，并且保證數(shù)據(jù)在交換機的交換過程中具有確定的可預(yù)計延遲時間。
在現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用時間片輪轉(zhuǎn)的方法，將接收到的幀先進行VL (Virtual Link)校驗，然后再將數(shù)據(jù)搬移到幀緩沖區(qū)進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。由于在時間片輪轉(zhuǎn)過程中，會存在后到的數(shù)據(jù)幀先進行校驗，從而先進行轉(zhuǎn)發(fā)，這樣無法保證數(shù)據(jù)幀先到先轉(zhuǎn)發(fā)，也就是無法確保幀數(shù)據(jù)接收順序與轉(zhuǎn)發(fā)順序的一致性。發(fā)明內(nèi)容
針對已有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法，該方法通過對端口接收完成包后的請求信號進行鎖存和處理， 來實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)順序與接收幀的順序保持一致。
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法，其特征在于，包括如下步驟
I)、請求鎖存模塊根據(jù)請求通道的請求信號的狀態(tài)(即任意請求通道的請求信號有效時)，將所有通道的請求狀態(tài)鎖存并寫入FIFO (First Input First Out)中；
2)、請求處理模塊根據(jù)鎖存請求模塊的FIFO的狀態(tài)，即非空時，讀出FIFO中的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)位的順序和狀態(tài)，產(chǎn)生VL校驗請求信號；
3)、根據(jù)VL校驗請求信號，對應(yīng)通道的VL校驗?zāi)K進行交驗后，將校驗后的幀信息數(shù)據(jù)寫入VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO ；
4)、幀數(shù)據(jù)搬移模塊根據(jù)VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)存至幀存緩沖區(qū)。
所述請求鎖存模塊由一個寄存器、一個或操作單元、一個移位寄存器和一個FIFO 組成。當(dāng)N個請求任意一個或多個有效時(即為一個時鐘周期的高電平)，或操作單元將N 個請求線的狀態(tài)被鎖存到寄存器中，同時產(chǎn)生一個寫信號，移位寄存器將寫信號后移一個時鐘周期，即在下一個時鐘周期將寄存器中鎖存的N個請求的狀態(tài)寫入FIFO中，供后續(xù)模塊處理。
所述請求處理模塊包括REQ_TDM (請求處理調(diào)度)狀態(tài)機、VL校驗請求產(chǎn)生模塊和 FIFO讀信號產(chǎn)生模塊。所述REQ_TDM狀態(tài)機根據(jù)FIFO的狀態(tài)以及讀出的FIFO數(shù)據(jù)進行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，以控制VL校驗請求產(chǎn)生模塊來產(chǎn)生VL校驗請求信號和FIFO讀信號產(chǎn)生模塊來產(chǎn)生FIFO讀信號。
本發(fā)明主要針對航空電子系統(tǒng)的AFDX交換機，采用FPGA (FieldProgrammable Gate Array)實現(xiàn)接收端口的請求鎖存、請求處理功能和VL校驗后巾貞信息數(shù)據(jù)隊列FIFO, 以確保數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的順序與接收的順序保持一致，滿足AFDX交換機中對幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的需求，同時該發(fā)明也可應(yīng)用于具有相同需求的處理系統(tǒng)中，具有一定的應(yīng)用前景。


圖I為本發(fā)明方法的原理框圖2為本發(fā)明請求鎖存功能模塊的原理框圖3為本發(fā)明請求處理功能模塊的原理框圖4為本發(fā)明REQ_TDM狀態(tài)機狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖I一圖4進一步說明本發(fā)明是如何實現(xiàn)的。
實施例
本發(fā)明方法主要包括請求鎖存模塊，請求處理功能模塊和VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO。其原理結(jié)構(gòu)框圖 如圖I所示請求鎖存模塊根據(jù)請求通道的請求信號的狀態(tài)(即任意請求通道的請求信號有效時)，將所有通道的請求狀態(tài)鎖存并寫入FIFO中。請求處理模塊根據(jù)鎖存請求的FIFO的狀態(tài)(即非空時)，讀出FIFO中的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)位的順序和狀態(tài)，產(chǎn)生VL校驗請求信號。根據(jù)請求信號，對應(yīng)通道的VL校驗?zāi)K進行交驗后，將校驗后的幀信息數(shù)據(jù)寫入VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO。幀數(shù)據(jù)搬移模塊根據(jù)VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)存至幀存緩沖區(qū)。
請求鎖存模塊采用鎖存器和FIFO的結(jié)構(gòu)，如圖2所示請求鎖存功能由一個寄存器、一個或操作單元、一個移位寄存器和一個FIFO組成。當(dāng)N個請求任意一個或多個有效時(即為一個時鐘周期的高電平)，或操作單元將N個請求線的狀態(tài)被鎖存到寄存器中，同時產(chǎn)生一個寫信號。移位寄存器將寫信號后移一個時鐘周期。即在下一個時鐘周期將寄存器中鎖存的N個請求的狀態(tài)寫入FIFO中，供后續(xù)模塊處理。
請求處理模塊將從FIFO中讀出的請求數(shù)據(jù)位的狀態(tài)產(chǎn)生VL校驗請求。該功能模塊包括REQ_TDM狀態(tài)機、VL校驗請求產(chǎn)生模塊和FIFO讀信號產(chǎn)生模塊，如圖3所示REQ_ TDM狀態(tài)機根據(jù)FIFO的狀態(tài)以及讀出的FIFO數(shù)據(jù)進行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，以控制VL校驗請求產(chǎn)生模塊來產(chǎn)生VL校驗請求信號和FIFO讀信號產(chǎn)生模塊來產(chǎn)生FIFO讀信號。
REQ_TDM狀態(tài)機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖4所示
>當(dāng) Reset I Global_Rst I (Global_State=='Global_State_INIT)有效時，狀態(tài)機進入IDLE狀態(tài)；
>當(dāng)狀態(tài)機處于IDLE狀態(tài)時，如果FIFO非空，則狀態(tài)機進入FIF0_Q_IN狀態(tài)，否則仍停留于IDLE狀態(tài)；
>當(dāng)狀態(tài)機處于FIF0_Q_IN狀態(tài)時，如果Reqf ifo_Rdreq_R2有效(即FIFO讀有效信號延遲兩個時鐘周期)，則狀態(tài)機進入SL0T_READY狀態(tài)，否則仍停留于FIF0_Q_IN狀態(tài)；
>當(dāng)狀態(tài)機處于SL0T_READY狀態(tài)時，如果Port_Request_Reg
=l’ bl，則狀態(tài)機進入ISLOTO狀態(tài)。如果Port_Request_Reg[l :0] =2’bl0，則狀態(tài)機進入ISLOTl狀態(tài)。如果 Port_Request_Reg[2 :0] =3’bl00,則狀態(tài)機進入 ISL0T2 狀態(tài)。如果 Port_Request_Reg[3 0]=4’ blOOO，則狀態(tài)機進入 ISL0T3 狀態(tài)。如果 Port_Request_Reg[4 :0]=5’ bl0000，則狀態(tài)機進入 ISL0T4 狀態(tài)。如果 Port_Request_Reg[5 :0]=6’ bl00000,則狀態(tài)機進入 ISL0T5 狀態(tài)。如果Port_Request_Reg[6 :0]=7’ bl00000，則狀態(tài)機進入ISL0T6狀態(tài)。以此類推， 如果 Port_Request_Reg[N_l]=l，bl, Port_Request_Reg[N-2 :0] =0,則狀態(tài)機進入 ISLOT (N-I)狀態(tài)。如果 Port_Request_Reg[N_l :0]=0,且！Reqfifo_Empty,則進入 FIF0_Q_IN 狀態(tài)，如果 Port_Request_Reg[N-l :0] =0,且 Reqf ifo_Empty,則狀態(tài)機進入 IDLE 狀態(tài)。如果否則仍停留于SL0T_READY狀態(tài)；
> 當(dāng)狀態(tài)機處于 ISLOTn (n=0,1, ......, N-2)狀態(tài)時，如果 Port_Request_Reg[m+n]=l，bl (其中 m=l，......，N-n-l),且 Port_Request_Reg[m+n_l :n]=0 (其中其中m=l,……，N-n-l )，則狀態(tài)機進入ISLOT (m+n)(其中其中m=l，……，N_n_l)狀態(tài)。如果 Port_Request_Reg[N-1 n+l] =0,且！Reqfifo_Empty,則進入 FIF0_Q_IN 狀態(tài)，如果 Port_ Request_Reg[N-l :n+l] =0,且Reqfifo_Empty,則狀態(tài)機進入IDLE狀態(tài) 。如果否則仍停留于ISLOTn狀態(tài)；
>當(dāng)狀態(tài)機處于ISLOT (N-I)狀態(tài)時，如果！Reqfifo_Empty，則進入FIF0_Q_IN狀態(tài)，如果Reqfifo_Empty，則狀態(tài)機進入IDLE狀態(tài)。如果否則仍停留于ISLOT (N_l)狀態(tài)。
VL校驗請求產(chǎn)生模塊根據(jù)REQ_TDM狀態(tài)機所處的狀態(tài)產(chǎn)生請求VLCheck_ Irq[N-l:0]信號。產(chǎn)生的原則為，當(dāng)REQ_TDM狀態(tài)機處于ISLOTn (η=0，1，……，N_1)狀態(tài)時，則產(chǎn)生通道η的請求信號，以便該通道的VL校驗?zāi)K進行VL校驗。
FIFO讀信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生FIFO讀信號的原理是
>當(dāng) Reset I Global_Rst I (Global_State=='Global_State_INIT)有效時，F(xiàn)IFO 讀信號輸出無效狀態(tài)；
>當(dāng)REQ_TDM狀態(tài)機處于IDLE狀態(tài)時，如果！ Reqf ifo_Empty，則FIFO讀信號輸出有效狀態(tài)；
>當(dāng)REQ_TDM狀態(tài)機處于FIF0_Q_IN狀態(tài)時，F(xiàn)IFO讀信號輸出無效狀態(tài)；
>當(dāng)REQ_TDM狀態(tài)機處于SL0T_READY狀態(tài)時，當(dāng)讀出的FIFO數(shù)據(jù)為0， 且！Reqfif0_Empty，則FIFO讀信號輸出有效狀態(tài)，否則FIFO讀信號輸出無效狀態(tài)；
>當(dāng)REQ_TDM狀態(tài)機處于ISLOTn (η=0，1，……，N-2)狀態(tài)時，如果讀出的FIFO數(shù)據(jù)Port_Request_Reg[N_l n+l]=0, !Reqfifo_Empty且計數(shù)為k時(k為校驗所需的時鐘周期數(shù))，則FIFO讀信號輸出有效狀態(tài)，否則FIFO讀信號輸出無效狀態(tài)；
>當(dāng)REQ_TDM狀態(tài)機處于ISLOT (N-I)狀態(tài)時，如果！ Reqf ifo_Empty且計數(shù)為k 時(k為校驗所需的時鐘周期數(shù))，則FIFO讀信號輸出有效狀態(tài)，否則FIFO讀信號輸出無效狀態(tài)。
VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO
各通道的VL校驗?zāi)K根據(jù)請求處理功能產(chǎn)生的請求信號，進行數(shù)據(jù)幀的VL校驗， 然后將校驗后的幀信息數(shù)據(jù)存入VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO。
經(jīng)過驗證，本發(fā)明采用鎖存和排隊處理的機制有效的保證了 AFDX交換機中數(shù)據(jù)幀的接收和轉(zhuǎn)發(fā)的順序的一致性。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法，其特征在于，包括如下步驟 1)、請求鎖存模塊根據(jù)請求通道的請求信號的狀態(tài)，將所有通道的請求狀態(tài)鎖存并寫A FIFO 中； 2)、請求處理模塊根據(jù)鎖存請求模塊的FIFO的狀態(tài)，即非空時，讀出FIFO中的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)位的順序和狀態(tài)，產(chǎn)生VL校驗請求信號； 3)、根據(jù)VL校驗請求信號，對應(yīng)通道的VL校驗?zāi)K進行校驗后，將校驗后的幀信息數(shù)據(jù)寫入VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO ； 4)、幀數(shù)據(jù)搬移模塊根據(jù)VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)存至幀存緩沖區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法，其特征在于，請求鎖存模塊由一個寄存器、一個或操作單元、一個移位寄存器和一個FIFO組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法，其特征在于，當(dāng)N個請求任意一個或多個有效時，或操作單元將N個請求線的狀態(tài)被鎖存到寄存器中，同時產(chǎn)生一個寫信號，移位寄存器將寫信號后移一個時鐘周期，即在下一個時鐘周期將寄存器中鎖存的N個請求的狀態(tài)寫入FIFO中，供后續(xù)模塊處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法，其特征在于，所述請求處理模塊包括REQ_TDM狀態(tài)機、VL校驗請求產(chǎn)生模塊和FIFO讀信號產(chǎn)生模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用于AFDX交換機確保幀轉(zhuǎn)發(fā)順序一致性的方法，其特征在于，所述REQ_TDM狀態(tài)機根據(jù)FIFO的狀態(tài)以及讀出的FIFO數(shù)據(jù)進行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，以控制VL校驗請求產(chǎn)生模塊來產(chǎn)生VL校驗請求信號和FIFO讀信號產(chǎn)生模塊來產(chǎn)生FIFO讀信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于AFDX交換機的確保數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)順序與接收順序保持一致性的方法。請求鎖存根據(jù)請求通道的請求信號的狀態(tài)將所有通道的請求狀態(tài)鎖存并寫入FIFO中。請求處理根據(jù)鎖存請求的FIFO的狀態(tài)(即非空時)，讀出FIFO中的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)位的順序和狀態(tài)，產(chǎn)生VL校驗請求信號。根據(jù)請求信號，對應(yīng)通道的VL校驗?zāi)K進行交驗后，將校驗后的幀信息數(shù)據(jù)寫入VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO。幀數(shù)據(jù)搬移模塊根據(jù)VL校驗后幀信息數(shù)據(jù)隊列FIFO的信息將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)存至幀存緩沖區(qū)。本發(fā)明利用請求鎖存和排隊處理的方法，確保了數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)順序的一致性，適合硬件實現(xiàn)。
文檔編號H04L12/861GK102984088SQ20121054151
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者楊愛良, 李修杰 申請人:中國航空無線電電子研究所