一种资源重置系统的制作方法

[0001]
本发明实施例涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种资源重置系统。


背景技术：

[0002]
视频或图像处理系统在设备检验/检测、安全监控、工业视觉以及人工智能等众多的领域中得到日益广泛的应用。随着视频或图像处理系统分辨率的不断提升，视频显示的终端设备上使用的通道(lane)数增多，每个lane上的链路速率(link rate，lr)也在不断提高，这对视频或图像处理系统的硬件平台的实时性、协调性等的要求越来越高，视频或图像处理系统需要根据系统中使用的lane数及链路速率等快速对资源进行分配或重置，例如，调整比特收发器和lane的分组、重置链路状态参数等。
[0003]
现有的资源重置系统缺乏明确高效的消息结构来定义信令交互的具体过程，尤其是对于不同lane数和链路速率的情况，无法有效地对系统资源进行分组和确定系统资源与物理层之间的映射关系，各模块间缺少合理的组织结构与交互的规范，使得各个环节的时延较高，资源重置效率低，链路性能较差。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供了一种资源重置系统，以提高资源重置的效率和链路性能。
[0005]
本发明实施例提供了一种资源重置系统，包括：第一控制模块、第二控制模块和资源重置模块，所述第二控制模块分别与所述第一控制模块和所述资源重置模块连接；
[0006]
所述第一控制模块用于发起资源重置请求；
[0007]
所述第二控制模块用于根据所述资源重置请求生成资源重置信令，并将所述资源重置信令按照预设消息结构发送至所述资源重置模块，其中，所述预设消息结构包括物理层通道数指示字段和链路状态参数指示字段；
[0008]
所述资源重置模块用于根据所述资源重置信令重置资源，并针对所述资源重置信令生成第一反馈信息。
[0009]
进一步的，所述资源重置模块，包括：
[0010]
收发器重置子模块，用于根据所述物理层通道数指示字段所指示的最大通道数确定高速比特收发器与通道输出端口差分信号的匹配关系；
[0011]
链路状态参数重置模块，用于根据所述链路状态参数指示字段重置链路状态参数，所述链路状态参数包括链路速率、链路状态缓存、帧极性、电压摆幅、锁相环状态参数、采样点前干扰和采样点后干扰。
[0012]
进一步的，所述资源重置模块，还包括：
[0013]
锁相环重置子模块，用于根据所述物理层通道数指示字段所指示的最大通道数和所述链路状态参数指示字段所指示的链路速率，确定通道输出差分对端口的锁相环类型，并按照通道序号重置锁相环。
[0014]
进一步的，所述预设消息结构还包括：寄存器映射指示字段；
[0015]
所述资源重置模块，还包括：
[0016]
映射子模块，用于根据所述物理层通道数指示字段所指示的最大通道数和所述链路状态参数指示字段所指示的链路速率，将通道分组，并根据所述寄存器映射指示字段建立物理层寄存器与通道分组的映射关系。
[0017]
进一步的，所述预设消息结构还包括：物理层通道时钟分配指示字段，用于指示通道时钟的分配方式，所述分配方式包括外部控制和自动分配。
[0018]
进一步的，所述资源重置模块，还包括：
[0019]
时钟分配子模块，用于根据所述物理层通道时钟分配指示字段所指示的分配方式调整物理层中的通道输出端口的时钟。
[0020]
进一步的，所述资源重置模块，还包括：
[0021]
状态信息读取子模块，用于读取物理层的状态信息，所述状态信息包括：收发器重构信息、锁相环重置信息、物理层寄存器与通道分组的映射信息、时钟分配信息；
[0022]
反馈信息生成子模块，用于根据所述状态信息生成第一反馈信息。
[0023]
进一步的，所述预设消息结构，还包括：主从模块定义字段和反馈字段；
[0024]
所述主从模块定义字段用于定义所述资源重置模块中的主模块和从模块；
[0025]
所述反馈字段用于定义资源重置信令交互完成后的模块状态，所述模块状态包括确认状态(acknowledgement，ack)和非确认(negative acknowledgement，nack)状态。
[0026]
进一步的，所述预设消息结构还包括：校验字段；
[0027]
所述校验字段用于按照预设规范校验所述资源重置信令，并在校验失败时指示资源重置信令交互失败。
[0028]
进一步的，所述主模块用于接收第二控制模块按照预设消息结构发送的资源重置信令，其中，所述资源重置信令通过所述主模块转发至从模块；
[0029]
所述从模块用于根据所述资源重置信令重置资源，针对所述资源重置信令生成第一反馈信息并将所述第一反馈信息发送至所述主模块。
[0030]
本发明实施例提供了一种资源重置系统，包括：第一控制模块、第二控制模块和资源重置模块，所述第二控制模块分别与所述第一控制模块和所述资源重置模块连接；所述第一控制模块用于发起资源重置请求；所述第二控制模块用于根据所述资源重置请求生成资源重置信令，并将所述资源重置信令按照预设消息结构发送至所述资源重置模块，其中，所述预设消息结构包括物理层通道数指示字段和物理层链路速率指示字段；所述资源重置模块用于根据所述资源重置信令重置资源，并针对所述资源重置信令生成第一反馈信息。上述技术方案按照预设消息结构指示资源重置，规范系统各模块之间的信令交互，提高信令交互效率，从而提高资源重置效率和链路性能。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施例一提供的一种资源重置系统的结构示意图；
[0032]
图2为本发明实施例二提供的一种资源重置系统的结构示意图；
[0033]
图3为本发明实施例二提供的资源重置系统的信令交互的示意图；
[0034]
图4为本发明实施例二提供的一种用于资源重置的视频处理系统的结构示意图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0036]
实施例一
[0037]
图1为本发明实施例一提供的一种资源重置系统的结构示意图。本实施例适用于视频或图像处理系统中，在出现知识产权(intellectual property，ip)核参数改变、视频流位宽度、显示模式、控制寄存器特征位等变更的情况下，根据系统中使用的lane数及链路状态参数快速重置资源的情况。
[0038]
具体的，如图1所示，所述系统包括：第一控制模块10、第二控制模块20和资源重置模块30，第二控制模块20分别与第一控制模块10和资源重置模块30相连；第一控制模块10用于发起资源重置请求；第二控制模块20用于根据资源重置请求生成的资源重置信令并按照预设消息结构发送至资源重置模块30；资源重置模块30用于根据资源重置信令重置资源，并针对资源重置信令生成第一反馈信息，其中，预设消息结构包括物理层通道数指示字段和链路状态参数指示字段。
[0039]
物理层通道数指示字段用于指示资源重置后需要支持的lane数，例如，n lanes，其中，n为正整数，代表物理层所能支持的lane数为n。在资源重置的过程中根据所支持的最大lane数进行重置，这种情况下，能够兼容小于所支持的最大lane数的所有lane，使硬件平台能够支持总的lane数，从而确定系统中使用的高速比特收发器(gigabyte transceiver，gtx)的数量及分配方法，并进行重构，以适应lane数。
[0040]
链路状态参数指示字段用于指示链路状态参数，链路状态参数可以包括链路状态缓存、链路速率配置、帧极性、电压摆幅(voltage swing)、锁相环(phase locked loop，pll)状态检测及重置、采样点前干扰(precursor)、采样点后干扰(postcursor)等。
[0041]
进一步的，资源重置模块30根据链路速率确定lane输出差分对端口使用的锁相环类型，例如quad pll、cpll等。锁相环类型的确定方法可以为系统自动分配或者用户指定。在此基础上，资源重置模块30按照lane序号对pll进行重置及返回状态信息，系统根据返回的状态信息确定pll的工作状态。
[0042]
进一步的，资源重置模块30通过视频图像处理系统中支持的lane数，确定物理层(physical layer，phy)中的链路状态参数的种类或数量，例如，链路状态缓存，链路速率配置，帧极性，电压摆幅、pll(状态检测及重置、采样点前干扰、采样点后干扰等，从而实现视频图像处理系统中使用的lane数自适应及可扩展的高速比特收发器资源和驱动、时钟资源、链路状态检测及重置、采样点前干扰、采样点后干扰、物理层重置状态位等资源的分配及重置。
[0043]
进一步的，资源重置模块30通过视频图像处理系统中支持的lane数，确定物理层重置状态位，以根据系统中实际使用的最大的lane数来确定物理层的实际状态信息，并通过辅助传送机制(auxiliary transaction)等完成在系统与物理层层之间的状态信息传递及确认。
[0044]
进一步的，资源重置模块30包括以下中的至少一种：外部存储模块、快速存储模块、外设模块以及视频接口物理层实现模块。其中，外部存储模块用于存储所述系统中需要
显示的视频或图像的原始数据流。示例性的，外部存储模块可采用flash存储器(如nand flash，nand闪存)、固态驱动器(solid state drive，ssd)等存储介质。快速存储模块是在第二控制模块20内部需要进行大量数据处理、低往返时延(latency)的信令执行的情况下，为了进一步减小时延而用于暂时存储数据的模块，可采用快速、低时延的物理器件，例如，双倍速率同步动态随机存储器((double data rate sdram，ddr)等。外设模块可以为通用型输入输出(general-purpose input/output，gpio)、通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter，uart)、通用串行总线(universal serial bus，usb)、网口等。视频接口物理层实现模块用于驱动显示模块的物理层实现，例如，显示接口(display port，dp)的收发传输器(transmitter/receiver，tx/rx)的端口物理层(physical layer，phy)，移动产业处理器接口(mobile industry processor interface，mipi)的串行显示接口的端口物理层(display serial interface physical layer，d-phy)等。
[0045]
进一步的，第一控制模块10为嵌入式控制模块或fpga模块；对应的，第二控制模块20为fpga模块或嵌入式控制模块。
[0046]
具体的，嵌入式控制模块可以采用任意嵌入式芯片与系统，用于资源重置请求，例如，请求读/写寄存器数据、请求启用/关闭视频显示单元或模块、请求外设控制或请求修改视频显示模块的参数设置等。fpga模块用于实现存储控制、外设控制、视频接口ip核实现等需要大量数据处理、低往返时延(latency)的操作的实施或执行。
[0047]
本发明实施例一提供的一种资源重置系统，包括：第一控制模块、第二控制模块和资源重置模块，第一控制模块用于发起资源重置请求；第二控制模块根据资源重置请求生成资源重置信令，并将资源重置信令按照预设消息结构发送至资源重置模块，由资源重置模块重置资源，并生成第一反馈信息。通过按照预设消息结构进行信令交互，明确了各模块的交互结构和规范，提高了信令交互效率，从而根据系统中使用的lane数及链路状态参数提高资源重置的效率和链路性能。
[0048]
实施例二
[0049]
本实施例在上述实施例的基础上进行优化，对第二控制模块20与资源重置模块30的交互过程进行具体描述。本实施例适用于基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)和嵌入式系统的视频图像处理系统，尤其涉及带有视频电子标准协会(video electronics standards association，vesa)的数字式视频接口标准(displayport，dp)、移动产业处理器接口标准(mobile industry processor interface，mipi)、高清多媒体接口标准(high definition multimedia interface，hdmi)的视频图像处理系统。未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述任意实施例。
[0050]
图2为本发明实施例二提供的一种资源重置系统的结构示意图。如图2所示，资源重置模块30包括收发器重置子模块31，用于根据物理层通道数指示字段所指示的最大通道数确定高速比特收发器与通道输出端口差分信号的匹配关系；链路状态参数重置模块32用于根据链路状态参数指示字段重置链路状态参数，链路状态参数包括链路速率、链路状态缓存、帧极性、电压摆幅、锁相环状态参数、采样点前干扰和采样点后干扰。
[0051]
具体的，收发器重置子模块31确定系统中使用的高速比特收发器的数量及分配方法，并进行重构以适应lane数；lane的输出端口一般是速率非常高的差分对信号，与链路速
率匹配，在资源重置的过程中，所有的lane输出端口差分对信号必须匹配到高速比特收发器上，以确保lane输出信号的链路性能。链路状态参数重置模块32用于确定物理层中的链路状态参数。
[0052]
进一步的，资源重置模块30，还包括：锁相环重置子模块33，用于根据物理层通道数指示字段所指示的最大通道数和所述链路状态参数指示字段所指示的链路速率，确定通道输出差分对端口的锁相环类型，例如qpll(quad pll)、cpll(channel pll)等，确定方法可以采用系统自动分配，或者人工指定；并且按照通道序号重置锁相环，按照lane序号对pll进行重置及返回状态信息，系统根据返回的状态信息确定pll的工作状态。
[0053]
进一步的，预设消息结构还包括：寄存器映射指示字段，用于指示对所有的状态参数分配相应的寄存器，完成系统与物理层之间的寄存器映射，同时，系统可以通过配置相应的寄存器的方式完成对各个链路状态参数进行重新赋值，物理层通过读取相应的链路状态参数寄存器，重置相应的链路状态参数，完成链路状态参数的修改。
[0054]
进一步的，资源重置模块，还包括：映射子模块34，用于根据所述物理层通道数指示字段所指示的最大通道数和所述链路状态参数指示字段所指示的链路速率，将通道分组，并根据所述寄存器映射指示字段建立物理层寄存器与通道分组的映射关系。示例性的，将多个lane作为一个分组，将分组作为映射的基本单元，从而节约系统中的资源，特别是物理层的寄存器资源。如果采用分组的方式，在系统与物理层之间还需要进行lane分组的信息确认。根据lane数及确定的链路状态参数，完成状态寄存器在系统与物理层之间的映射。
[0055]
进一步的，所述预设消息结构还包括：物理层通道时钟分配指示字段，用于指示通道时钟的分配方式，所述分配方式包括外部控制和自动分配。
[0056]
进一步的，资源重置模块30，还包括：时钟分配子模块35，用于根据物理层通道时钟分配指示字段所指示的分配方式调整物理层中的通道输出端口的时钟。
[0057]
例如，系统根据确定使用的高速比特收发器类型，对物理层中lane输出端口使用的时钟进行调整，调整方式包括：外部控制和自动分配。自动分配是指系统根据布局、布线情况自动调整时钟的输出端口分配及走线，这种方式原理简单，易于操作，但不适用于处理复杂的时钟分配情况；外部控制是指根据人工对系统中时钟布局、布线的分析调整时钟端口的分配，这种方式可以根据系统硬件平台的情况，自由分配到不同的调整比特收发器的区域，例如，分配到南桥或者北桥区域等，这种方式需要对系统中时钟走线和复杂程度有预判
[0058]
进一步的，资源重置模块30还包括：状态信息读取子模块36，用于读取物理层的状态信息，状态信息包括：收发器重构信息、锁相环重置信息、物理层寄存器与通道分组的映射信息、时钟分配信息；反馈信息生成子模块37，用于根据所述状态信息生成第一反馈信息。
[0059]
具体的，通过确定视频图像处理系统中支持的lane数、确定物理层重置状态位、根据系统中实际使用的最大的lane数来确定物理层的实际状态信息，并通过例如aux机制完成在系统与物理层层之间的状态信息传递及确认。其中，对于状态信息的传递及确认，包括：确认高速比特收发器与lane匹配的收发器重构信息并进行反馈；确认物理层每个lane(或者lane分组)的映射信息并进行反馈，通过aux读取相应的寄存器中的映射信息确认物理lane的工作状态；确认时钟资源的分配信息和pll资源的重置信息并进行反馈，通过aux
读取相应的映射寄存器信息确认时钟及pll资源被分配到正确的位置。本实施例中，确定链路状态参数的数量并对所有的参数分配相应的寄存器，完成系统与物理层之间的寄存器映射，同时，系统可以通过配置相应的寄存器的方式完成对各个链路状态参数进行重新赋值，通过读取相应的链路状态参数寄存器，重置相应的链路状态参数，完成链路状态参数的修改，实现资源重置。根据读取到的物理层的状态信息生成第一反馈信息。
[0060]
进一步的，预设消息结构还包括：主从模块定义字段和反馈字段。
[0061]
具体的，主从模块定义字段用于定义资源重置模块30中的主模块和从模块。主模块与从模块是根据命令的发起方与接收方而定义的，不同的信令交互过程对应的各模块间主从关系可能不同。例如，嵌入式模块可以作为主模块发起资源重置信令，fpga模块作为从模块来接收信令并执行；fpga模块也可以作为主模块，向嵌入式模块发起资源重置信令，而嵌入式模块此时则为从模块。又如，第二控制模块20的资源重置信令由资源重置模块30中的主模块转发至从模块，由从模块完成资源重置并向主模块反馈、主模块再向第二控制模块20反馈。上述示例中，资源重置信令以及第一反馈信息按照主从结构传输，而不会跃级传输，每一组具有主从关系的模块在各自的链路中进行信令的分层转发和交互，从而将系统的组织结构标准化，提高交互的可靠性和效率。
[0062]
反馈字段用于定义资源重置信令交互完成后的模块状态，所述模块状态包括ack状态和nack状态，完成信令交互的确认操作。
[0063]
进一步的，预设消息结构还包括校验字段；校验字段用于按照预设规范校验所述资源重置信令，并在校验失败时指示资源重置信令交互失败，从而在信令传输信道质量无法保证的情况下对交互的信令及消息结构进行校验，保证所传输的信令及消息结构的质量。通过上述预设消息结构在各模块之间的交互建立了通信规范，只有在交互的信令符合预设规范的情况下，才能实现资源重置。
[0064]
进一步的，主模块用于接收第二控制模块按照预设消息结构发送的资源重置信令，其中，资源重置信令通过主模块转发至从模块；从模块用于根据资源重置信令重置资源，针对资源重置信令生成第一反馈信息并将第一反馈信息发送至主模块。
[0065]
在上述实施例的基础上，第二控制模块20还用于在接收到资源重置请求之前，将初始化信令发送至所述第一控制模块10和资源重置模块30中的主模块，以使主模块将初始化信令转发至从模块，使各模块初始化；第二控制模块20还用于接收资源重置模块30的主模块的第二反馈信息，第二反馈信息由主模块通过从模块获取，第二反馈信息用于指示从模块初始化完毕。主模块和从模块根据初始化信令中的主从模块定义字段确定。所述初始化信令按照主从关系逐层传递。所有从模块初始化完毕后会向主模块反馈第一反馈信息，直至第二控制模块20接收到第二反馈信息。
[0066]
图3为本发明实施例二提供的一种资源重置系统的信令交互的示意图。如图3所示，信令交互过程具体为：
[0067]
s1、fpga模块将初始化信令发送至嵌入式控制模块。
[0068]
具体的，fpga模块根据视频或图像处理的硬件情况确定主从模块定义字段该字段能够兼容所有的模块并且能够对各模块进行唯一的标识；根据资源重置的物理过程确定物理层通道数指示字段、物理层链路状态参数指示字段、物理层通道时钟分配指示字段、反馈字段。可选的，还包括确定信令校验机制，并确定校验字段，当主/从模块在信令发送/接收
时，首先根据信令校验机制确定要交互的信令是否符合要求，如果符合，则表明信令传输正确；否则，表明信令传输失败，将启动预先定义的重传或信令反馈机制。
[0069]
s2、fpga模块将初始化信令发送至资源重置模块30中的主模块。
[0070]
需要说明的是，fpga模块即为第二控制模块20，嵌入式控制模块即为第一控制模块10，s1与s2优选为同步进行。
[0071]
s3、主模块将初始化信令转发至从模块。
[0072]
s4、从模块准备完毕并向主模块反馈第二反馈信息。
[0073]
s5、主模块向fpga模块反馈第二反馈信息。
[0074]
具体的，第二反馈信息用于表示从模块已按照初始化信令准备完毕，在之后的通信过程中可以识别对应的主模块发送来的预设消息结构的信令。
[0075]
s6、嵌入式控制模块向fpga模块发起资源重置请求。
[0076]
s7、fpga模块将基于资源重置请求生成的资源重置信令发送至主模块，
[0077]
s8、主模块将资源重置信令转发至从模块。
[0078]
s9、从模块重置资源并向主模块反馈第一反馈信息。
[0079]
s10、主模块向第二控制模块20反馈第一反馈信息。
[0080]
具体的，主模块接收并确认信令反馈字段，并根据信令反馈字段的信息执行例如，重传、重置或者其他系统预先设定的操作，并向第二控制模块20反馈第一反馈信息，用于表示资源重置的实施情况。
[0081]
进一步的，主模块通过第一反馈信息将资源重置实施情况反馈到fpga模块，fpga模块在接收到第一反馈信息之后，可以实施系统预先设定的过程，例如，重传、重试、等待等，以尽可能在本次交互过程中完成嵌入式控制模块发起的请求，以提高每次信令交互过程的实施效率。
[0082]
s11、fpga模块向嵌入式控制模块反馈资源重置结果。
[0083]
具体的，第一控制模块10每发起一次请求，第二控制模块20都会进行响应，多次尝试完成信令交互，直至成功为止。尝试过程中采取预先设置的策略，包括重传、重试、等待等。如果预先设置的策略全部失败，则向第一控制模块10反馈交互失败的信息。
[0084]
上述信令交互过程中，第一控制模块10为嵌入式控制模块，第二控制模块20为fpga模块，资源重置模块30包括外部存储模块、快速存储模块、外设模块以及视频接口物理层实现模块，fpga内部还包括多个模块，这些模块之间，以及与外部相关模块之间都可能存在主从关系。
[0085]
图4为本发明实施例二提供的一种用于资源重置的视频处理系统的结构示意图。如图4所示，第一控制模块10可以为嵌入式控制模块，第二控制模块20可以为fpga模块，物理层资源重置模块30可以包括外部存储模块、快速存储模块、外设模块、视频接口物理层实现模块等。其中，fpga模块包括以下至少一种：总线交互模块、微控制单元(microcontroller unit，mcu)视频流预处理单元、视频数据流传输控制模块、时钟控制模块、嵌入式软核控制模块、总线控制器模块、视频图样处理模块、内部存储控制器模块、外设控制模块、显示时钟发生器模块、视频时序控制器模块、视频接口ip核模块。
[0086]
示例性的，总线交互模块用于对所有与之相连的模块进行选择或决策等；mcu视频流预处理单元用于将从外部存储模块输入的视频数据流按照系统设定的格式与参数类型
进行预处理和转换，以便于后续的处理；视频数据流传输控制模块用于控制经过数据流预处理和转换之后的数据流的时序与参数；时钟控制模块负责视频或图像处理过程中全局时钟的产生与控制；嵌入式软核控制模块是fpga模块的控制核心，用于实现fpga模块内部所有模块的时序控制、参数配置、物理过程实现等核心功能，可采用xilinx的软和处理器(microblaze)等；总线控制器模块用于对所有与总线交互模块相连的模块的控制；视频图样处理模块负责适应视频接口ip核模块对应的视频图像数据流的模式转换与时序控制；内部存储控制器模块用于实现对快速存储模块的控制，包括数据流的写入/读取、帧控制等；外设控制模块用于控制所有的外设模块，包括外设的启用/关闭、工作模式控制等；显示时钟发生器模块用于对所有与视频接口ip核模块、视频接口物理层实现模块的时序控制；视频时序控制器模块负责从视频图样处理模块输入的数据传输到视频接口ip核模块过程中的数据转换与时序控制等的处理。
[0087]
需要说明的是，第二控制模块20为fpga模块时，其内部还可包含具有主从关系的多个模块，此时，嵌入式软核控制模块为控制中心，其他模块受其控制，都是嵌入式软核控制模块的从模块，且其他模块之间还存在进一步的主从关系。
[0088]
本发明实施例二的一种资源重置系统，在上述实施例的基础上进行优化，通过定义预设的消息结构建立起完善的信令交互机制，每一组具有主从关系的模块在各自的链路中进行信令的转发和交互，明确了各模块的交互结构和规范，实现主/从模块之间有组织的、精准的信令交互，在保证硬件系统与平台无缝、平滑无死机等情况下完成资源重置，同时确保系统以事件驱动的前提下具有最小的有效系统时延，提高交互的可靠性和效率。
[0089]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。