专利名称：基于RapidIO协议包交换的系统结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于RapidIO协议包交换的系统结构。
背景技术：
RapidIO技术是一种高性能低引脚数基于包交换的交叉开关互连技术，其高带宽、低延时、高效率及高可靠性的优点为高性能的嵌入式系统的内部互连通信提供了良好的解决方案。RapidIO开关互连技术的特性决定了其系统多采用基于交换机的拓扑结构， RapidIO端点设备间不是直接连接而是通过交换机互连。因此，RapidIO交换技术的设计就成为RapidIO互连通信的关键。目前，基于RapidIO协议包交换的星形系统结构已见于报道，但其软件配置尚不成熟，且仍然难以有效利用传输通道进行高速实时传输数据、容错等要求。
发明内容
本发明针对嵌入式系统应用的krial RapidIO高速通信需求，提供一种基于 RapidIO协议包交换的系统结构，以满足RapidIO的互连通信需求，有效提高系统性能和容错能力。本发明的技术方案如下基于RapidIO协议包交换的系统结构，包括多个RapidIO交换芯片，每一个 RapidIO交换芯片设置有两组交换网络节点和多个对外的端节点，其中一组交换网络节点用以对所有的RapidIO交换芯片构建星形系统互连拓扑结构，另一组交换网络节点用以对所有的RapidIO交换芯片同时构建双环形系统互连拓扑结构；在所有的RapidIO交换芯片中的多个所述端节点中，设定其中一个端节点为整个系统的RapidIO主管理节点；RapidIO主管理节点负责整个系统的软件配置和监控管理，具体包括以下几个方面(1)系统监控管理系统工作中，完成对交换网络节点和端节点的在线监控控制；当检测到系统的交换网络的某一链路负载过重时，实时配置交换网络路由配置表来实现交换网络流量均衡调节；当检测到端节点故障时，对任务进行迁移，并通知相关网络节点，完成系统任务的重构；(2)系统配置管理系统上电初始化时，完成系统的系统发现和遍历标识功能，进行系统的上电初始化配置；系统工作中，根据网络监控的结果或管理需要实施对各个端节点的工作模式、工作速率、路由配置表进行实时在线配置；(3)具备高速的数据处理能力和通信传输带宽，用以完成系统的数据处理任务。
上述每个RapidIO交换芯片均可以连接配置一个I2C PROM存储器，用以实现 RapidIO交换芯片的自主上电初始化配置和存储交换芯片的配置信息，配置信息包括工作模式、工作速率和查找表。这样，在主管理节点不进行控制工作时，仍能够使整个系统正常运行。上述RapidIO主管理节点可采用MPC8640处理器。本发明具有以下优点1、系统采用星形、双环形互连拓扑结构，可以实现任意规模的RapidIO端节点间互连通信，支持流水式数据传输和星形集中式数据传输。2、系统内RapidIO端节点的消息传输工作方式、工作模式、工作速率和路由配置信息由I2C PROM上电配置或CPU上电初始化配置。3、系统设置CPU处理器用于系统软件配置和监控管理，CPU根据网络监控的结果或管理需要对RapidIO端节点的工作模式、工作速率和交换结构的路由配置表等进行实时在线重配置。4、系统硬件实现简单、软件配置灵活，性能可靠，支持重构、容错、动态流量可调节、规模可配置。
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施例方式本发明是一种基于串行RapidIO协议包交换的RapidIO交换设计，采用RapidIO 交换芯片构建系统的RapidIO全互连网络。通过RapidIO交换芯片的级联，构建星形、双环形的系统互连拓扑结构，支持高性能流水式数据传输和星形容错特性。系统软件配置和监控管理由CPU端节点(主管理节点)负责，支持上电RapidIO 系统发现、ID分配、路由表初始化配置。系统工作中，CPU负责RapidIO交换网络的管理监控，CPU根据网络监控的结果或管理需要实施对RapidIO端节点的工作模式、工作速率、路由配置表等进行实时在线重配置，支持系统的重构、容错、动态流量调节等特性。下面对本发明做进一步详细说明。1.工作原理基于RapidIO协议包交换的RapidIO交换设计，通过RapidIO交换芯片的级联， 构建星形、双环形的系统互连拓扑结构，支持高性能流水式数据传输和星形容错特性。 RapidIO系统规模即RapidIO端节点可以通过增加级联芯片来扩展。RapidIO系统内，每个RapidIO交换芯片可配置I2C PROM存储器，存储交换芯片的工作模式、工作速率、查找表等配置信息，实现交换芯片的上电初始化配置。RapidIO主管理节点负责系统的软件配置和监控管理。系统上电初始化时，由CPU 完成系统的系统发现和遍历标识等功能，完成系统的上电初始化配置。系统工作中，CPU负责RapidIO交换网络的管理监控，CPU根据网络监控的结果或管理需要实施对RapidIO端节点的工作模式、工作速率、路由配置表等进行实时在线重配置，支持系统的容错、重构、动态流量调节等特性。
2.系统架构如图1所示，基于RapidIO协议包交换的系统结构，采用5片RapidIO交换芯片构建星形、双环形的系统互连拓扑结构。交换芯片采用Timdra公司Tsi578来实现，单片支持8 个虹或16个IX的RapidIO交换。系统支持15个4X端口(或16个Ix端口)的RapidIO 无阻交换，支持每秒320GB的聚合带宽。系统内每个RapidIO交换芯片配置I2C PROM存储器，存储交换芯片的工作模式、 工作速率、查找表等配置信息，实现交换芯片的非处理器管理的自主上电初始化配置。双环网络本身既可以互为备份，也可以由系统配置实现两路不同数据流的传输。 利用双环的闭环特性，还可以由系统配置选择双环中较近的路径从一个交换芯片向另一个交换芯片传输数据。RapidIO主管理节点用于系统软件配置和监控管理，采用带RapidIO接口 PowerPC 系列MPC8640来实现。MPC8640处理器作为系统的RapidIO主管理节点，主要完成以下几项
工作(1)系统配置管理。系统上电初始化时，可以由CPU完成系统的系统发现和遍历标识等功能，完成系统的上电初始化配置。工作中，可以对RapidIO端节点的工作模式、工作速率、路由配置表等进行实时在线重配置；比如，当检测到RapidIO某一链路负载过重时， 可以实时配置交换网络路由配置表来实现交换网络流量均衡调节。(2)系统监控管理。系统工作中，由CPU完成对交换网络节点和RapidiO端节点的在线监控控制。当CPU检测到RapidIO端节点故障时，可以由CPU控制对任务进行迁移，并通知相关网络节点。从而实现系统的容错、重构、动态流量调节等特性。(3)作为RapidIO端节点，MPC8640处理器具备高速的数据处理能力和通信传输带宽，可以完成系统的数据信号处理任务。本发明的系统结构可成功应用于以下项目综合信号/信息处理机；综合光电和火控系统处理机；综合核心处理机ICP ；综合射频演示验证核心处理机，公用综合仿真处理系统，机载计算机及高速光纤总线仿真系统等。
权利要求
1.基于RapidIO协议包交换的系统结构，包括多个RapidIO交换芯片，每一个RapidIO 交换芯片设置有两组交换网络节点和多个对外的端节点，其中一组交换网络节点用以对所有的RapidIO交换芯片构建星形系统互连拓扑结构，另一组交换网络节点用以对所有的 RapidIO交换芯片同时构建双环形系统互连拓扑结构；在所有的RapidIO交换芯片中的多个所述端节点中，设定其中一个端节点为整个系统的RapidIO主管理节点；RapidIO主管理节点负责整个系统的软件配置和监控管理，具体包括以下几个方面(1)系统监控管理系统工作中，完成对交换网络节点和端节点的在线监控控制； 当检测到系统的交换网络的某一链路负载过重时，实时配置交换网络路由配置表来实现交换网络流量均衡调节；当检测到端节点故障时，对任务进行迁移，并通知相关网络节点，完成系统任务的重构；(2)系统配置管理系统上电初始化时，完成系统的系统发现和遍历标识功能，进行系统的上电初始化配置；系统工作中，根据网络监控的结果或管理需要实施对各个端节点的工作模式、工作速率、路由配置表进行实时在线配置；(3)具备高速的数据处理能力和通信传输带宽，用以完成系统的数据处理任务。
2.根据权利要求1所述的基于RapidIO协议包交换的系统结构，其特征在于每个 RapidIO交换芯片均连接配置有一个I2C PROM存储器，用以实现RapidIO交换芯片的自主上电初始化配置和存储交换芯片的配置信息，配置信息包括工作模式、工作速率和查找表。
3.根据权利要求1所述的基于RapidIO协议包交换的系统结构，其特征在于所述 RapidIO主管理节点采用MPC8640处理器。
全文摘要
本发明针对嵌入式系统应用的Serial RapidIO高速通信需求，提供一种基于RapidIO协议包交换的系统结构，以满足RapidIO的互连通信需求，有效提高系统性能和容错能力。该基于RapidIO协议包交换的系统结构，包括多个RapidIO交换芯片，对所有的RapidIO交换芯片既构建星形系统互连拓扑结构，同时也构建双环形系统互连拓扑结构；在所有的RapidIO交换芯片中的多个所述端节点中，设定其中一个端节点为整个系统的RapidIO主管理节点。本发明系统硬件实现简单、软件配置灵活，性能可靠，支持重构、容错、动态流量可调节、规模可配置。
文档编号H04L29/06GK102387084SQ20111038776
公开日2012年3月21日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者赵小冬, 邓豹, 高毅 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所