一种基于国产FPGA的数据转发实现方法与流程

本发明公开一种方法，涉及数据传输，具体地说是一种基于国产fpga的数据转发实现方法。

背景技术：

1、pci express(pcle)总线在处理器系统中得到了大规模应用。是一种高速串行计算机扩展总线标准，属于通用串行互连总线，适用于通信、数据中心、企业、嵌入式、军事和其他市场的广泛应用。它可以用作外围设备互连、芯片对芯片接口和许多其他协议标准的桥梁。

2、同步422协议是同步串行通信，需要通信双方在同一时钟的控制下，同步传输数据。串行通信将数据字节分成一位一位的形式在一条数据线上逐个传送，其特点是通信线路简单，但传输速度较慢。同步422数据通讯协议相较于异步422数据通讯协议，有着通讯速率高，稳定性好，传输举例远的特点。因此广泛应用于嵌入式、工业控制等领域中对数据传输速度要求不高的场合。

3、目前还没有基于国产cpu和fpga实现pcie转同步422协议的桥接方案，还不能完成pcie转同步422协议的数据转发，还不能提高cpu与外部设备通信的可靠性及提升通信传输报文格式安全性。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的问题，提供一种基于国产fpga的数据转发实现方法，基于国产cpu和fpga，完成国际标准化pcie协议和同步422协议之间的数据转发，保障通信的安全，防止恶意攻击和意外中断，提高通信的可靠性，提高通信的传输速率。

2、本发明提出的具体方案是：

3、本发明提供一种基于国产fpga的数据转发实现方法，构建国产fgpa，其中所述国产fgpa包括pcie ip核、指令bar空间传输模块、mrd控制模块、下行控制模块、数据位宽转换模块、同步422发送模块、同步422接收模块、上行控制模块和mwr控制模块，

4、利用国产fgpa进行pcie协议和同步422协议间的数据转发，所述数据转发包括上行数据转发流程和下行数据转发流程，

5、所述下行数据转发流程：通过pcie ip核提供对外axi总线接口，axi总线接口包括下行axi总线接口和上行axi总线接口，通过下行axi总线接口获取龙芯cpu下行的指令包，通过指令bar空间传输模块利用指令bar空间分析指令包获取指令，根据指令通过mrd控制模块请求龙芯cpu下发数据，通过下行控制模块获取龙芯cpu下发的数据，剔除pcie协议的帧头后得到有效数据，通过数据位宽转换模块对有效数据进行位宽转换，将位宽转换后的有效数据发送给同步422发送模块，通过同步422发送模块以同步422协议方式将有效数据发出至其他设备；

6、所述上行数据转发流程：通过同步422接收模块接收其他设备发送来的数据，通过数据位宽转换模块对发送来的数据进行位宽转换，将位宽转换后的数据发送至上行控制模块，通过上行控制模块利用指令bar空间传输模块向龙芯cpu发送写入数据指令，同时通过mwr控制模块经上行axi总线接口请求龙芯cpu写入数据，通过上行axi总线接口将数据发送至龙芯cpu。

7、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现方法中所述下行数据转发流程中，根据指令通过mrd控制模块请求龙芯cpu下发数据，包括：通过mrd控制模块产生memoryread请求包，将memory read请求包通过上行axi总线接口发送至龙芯cpu，请求龙芯cpu下发数据。

8、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现方法中所述下行数据转发流程中，通过数据位宽转换模块对有效数据进行位宽转换，包括：通过数据位宽转换模块利用fifo核将pcie ip核产生的128bit位宽的有效数据转换为同步422协议下的8bit位宽的有效数据，同时进行时钟域的转换。

9、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现方法中所述上行数据转发流程中，通过mwr控制模块经上行axi总线接口请求龙芯cpu写入数据，包括：通过mwr控制模块产生memory write请求包，将memory write请求包通过上行axi总线接口发送至龙芯cpu，请求龙芯cpu写入数据。

10、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现方法中所述上行数据转发流程中，通过数据位宽转换模块对发送来的数据进行位宽转换，包括：通过数据位宽转换模块利用fifo核将同步422协议下8bit位宽的数据转换为pcie协议下128bit位宽的数据，同时进行时钟域的转换。

11、本发明还提供一种基于国产fpga的数据转发实现装置，包括国产fgpa，

12、所述国产fgpa包括pcie ip核、指令bar空间传输模块、mrd控制模块、下行控制模块、数据位宽转换模块、同步422发送模块、同步422接收模块、上行控制模块和mwr控制模块，

13、所述装置利用国产fgpa进行pcie协议和同步422协议间的数据转发，所述数据转发包括上行数据转发流程和下行数据转发流程，

14、所述装置执行下行数据转发流程：通过pcie ip核提供对外axi总线接口，axi总线接口包括下行axi总线接口和上行axi总线接口，通过下行axi总线接口获取龙芯cpu下行的指令包，指令bar空间传输模块利用指令bar空间分析指令包获取指令，根据指令通过mrd控制模块请求龙芯cpu下发数据，下行控制模块获取龙芯cpu下发的数据，剔除pcie协议的帧头后得到有效数据，数据位宽转换模块对有效数据进行位宽转换，将位宽转换后的有效数据发送给同步422发送模块，同步422发送模块以同步422协议方式将有效数据发出至其他设备；

15、所述装置执行上行数据转发流程：同步422接收模块接收其他设备发送来的数据，数据位宽转换模块对发送来的数据进行位宽转换，将位宽转换后的数据发送至上行控制模块，上行控制模块利用指令bar空间传输模块向龙芯cpu发送写入数据指令，同时mwr控制模块经上行axi总线接口请求龙芯cpu写入数据，通过上行axi总线接口将数据发送至龙芯cpu。

16、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现装置中所述装置执行下行数据转发流程中，根据指令通过mrd控制模块请求龙芯cpu下发数据，包括：mrd控制模块产生memory read请求包，将memory read请求包通过上行axi总线接口发送至龙芯cpu，请求龙芯cpu下发数据。

17、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现装置中所述装置执行下行数据转发流程中，数据位宽转换模块对有效数据进行位宽转换，包括：数据位宽转换模块利用fifo核将pcie ip核产生的128bit位宽的有效数据转换为同步422协议下的8bit位宽的有效数据，同时进行时钟域的转换。

18、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现装置中所述装置执行上行数据转发流程中，mwr控制模块经上行axi总线接口请求龙芯cpu写入数据，包括：mwr控制模块产生memory write请求包，将memory write请求包通过上行axi总线接口发送至龙芯cpu，请求龙芯cpu写入数据。

19、进一步，所述的一种基于国产fpga的数据转发实现装置中所述装置执行上行数据转发流程中，数据位宽转换模块对发送来的数据进行位宽转换，包括：数据位宽转换模块利用fifo核将同步422协议下8bit位宽的数据转换为pcie协议下128bit位宽的数据，同时进行时钟域的转换。

20、本发明的有益之处是：

21、本发明提供一种基于国产fpga的数据转发实现方法，利用国产fpga芯片资源，针对国际标准化pcie协议转同步422协议的数据格式的转发，提高通信的可靠性、稳定性和安全性。尤其本发明方法在标准pcie协议下进行数据传输，具有消耗资源少，通信效率高优点，不影响数据报文传输速率的情况下，传输符合协议的格式报文数据，通信过程简单，保障通信的安全，防止恶意攻击和意外中断，提高通信的可靠性，提高通信的传输速率。