基于RapidIO的雙主機(jī)節(jié)點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)互聯(lián)設(shè)計(jì)

(2)STATUS rioMapInb(UINT32 lstart，UINT32rstart，UINT32 size，UINT32 flags)rioMapInb映射大小為size的本地地址lstart到RapidIO空間地址rstart;

(3)STATUS rioMapOutb4(UINT32 lstart，UINT32rstart，UINT32 size，UINT32 tid0，UINT32 tid1，UINT32tid2，UINT32 tid3，UINT32 flags)

rioMapOutb一次只能映射一個(gè)外部節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存空間，為了提升軟件效率，使用rioMapOutb4接口一次性對4個(gè)外部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行映射。

2.3 網(wǎng)絡(luò)通信

RapidIO的網(wǎng)絡(luò)通信主要有消息、門鈴、Nread和Nwrite等方式。軟件中使用的函數(shù)接口如下：

(1)void rioSendMsg(BYTE localPort，BYTEmailBox，BYTE dstID，BYTE*msgPtr，WORD len)rioSendMsg函數(shù)接口用來在兩個(gè)處理部件之間發(fā)送消息，loealPort為本地RapidIO端口號，mailBox為郵箱號，dstID為目標(biāo)RapidIO ID號，msgPtr為消息內(nèi)容數(shù)組指針，len為消息長度。

(2)void rioSendDoorbell(BYTE localport，BYTEdstPortID，WORD data)rioSendDoorbell函數(shù)接口發(fā)送門鈴信息，門鈴信息一般用于處理器間的中斷。Localport為端口號，dstPortID為目標(biāo)端口號，data為16位門鈴信息。

(3)DWORD rioDmaNread(BYTE chan，DWORDlocaladr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)應(yīng)用程序調(diào)用rioDmaNread接口進(jìn)行Nread操作，rioDmaNread接口調(diào)用DMA控制器直接從RapidIO空間讀取數(shù)據(jù)塊到本地內(nèi)存空間。

(4)DWORD rioDmaNwrite(BYTE chan，DWORDlocaladdr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)應(yīng)用程序調(diào)用rioDmaNwrite接口進(jìn)行Nwrite操作，rioDmaNwrite接口調(diào)用DMA控制器直接將本地內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)塊寫到RapidIO空間上。

(5)DWORD rioDmaTransfer(BYTE ehan，DWORDsouraddr，DWORD desaddr，DWORD datasize，DWORDphyNextDescPtr)rioDmaTransfer接口實(shí)現(xiàn)DMA傳輸功能，該接口使用了DMA中斷功能，有阻塞，當(dāng)DMA沒有完成時(shí)不會(huì)退出。

2.4 Rapidio網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)

在實(shí)際應(yīng)用中，RapidIO網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)故障，需進(jìn)行重啟操作。重啟后的節(jié)點(diǎn)，其硬件配置均回到最初狀態(tài)，RapidIO部分功能(節(jié)點(diǎn)ID等)需要進(jìn)行重新初始化，因此需進(jìn)行RapidIO網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)。

RapidIO網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)具有以下3種基礎(chǔ)形式：

(1)普通節(jié)點(diǎn)的故障恢復(fù)。主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò)的初始化即可恢復(fù)普通節(jié)點(diǎn)的RapidIO網(wǎng)絡(luò)故障。

(2)從節(jié)點(diǎn)的故障恢復(fù)。需要主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò)的初始化。

(3)主節(jié)點(diǎn)的故障恢復(fù)。主節(jié)點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)后從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò)的初始化。

在某些情況下，由于芯片上RapidIO控制器的問題，主節(jié)點(diǎn)無法進(jìn)行自身的自動(dòng)恢復(fù)。因此，在故障恢復(fù)的第3種基礎(chǔ)形式中，僅能使用從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò)的初始化這種方式恢復(fù)主節(jié)點(diǎn)的故障。在這種情況下，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間需要具有通信機(jī)制，使得主節(jié)點(diǎn)能夠?qū)⑵浒l(fā)生故障的事件通知給從節(jié)點(diǎn)，從而觸發(fā)從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò)的初始化，完成主節(jié)點(diǎn)的故障恢復(fù)。主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間需要具有通信機(jī)制，由于主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)同屬于一塊板卡，且之間具有互相的中斷觸發(fā)功能，因此使用中斷觸發(fā)方式完成主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的故障通知。

3 系統(tǒng)驗(yàn)證

完成系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)計(jì)后，在具體應(yīng)用環(huán)境中對系統(tǒng)的功能和性能進(jìn)行驗(yàn)證。

3.1 功能驗(yàn)證

系統(tǒng)采用主從方式初始化，系統(tǒng)上電后，兩個(gè)CPU各自調(diào)用初始化函數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，先運(yùn)行的CPU自動(dòng)設(shè)置為主節(jié)點(diǎn)，后運(yùn)行的CPU和網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備為從節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)枚舉發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的其他從節(jié)點(diǎn)，從而完成網(wǎng)絡(luò)配置。系統(tǒng)驗(yàn)證了如下功能：

(1)RapidIO網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)接入和故障恢復(fù)功能，RapidIO網(wǎng)絡(luò)能夠動(dòng)態(tài)接入其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并且完成對新接入節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)配置，同時(shí)系統(tǒng)具備故障恢復(fù)功能。

(2)傳輸1.25 Gbit·s-1、25 Gbit·s-1、3.125Gbit·s-1，3種速率時(shí)的高速RapidIO信號，3種工作速度可通過軟件動(dòng)態(tài)配置。

3.2 性能驗(yàn)證

為了驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，選取RapidIO網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信功能測試。RapidIO端口工作在4x模式下，速率為3.125Gbit·s-1，測試傳輸不同大小的包時(shí)Nread和Nwrite的傳輸帶寬，實(shí)際的傳輸帶寬如表1所示。

從表中可看出，RapidIO實(shí)際的傳輸速率和理論傳輸速率之間有一定的差距。當(dāng)單包數(shù)據(jù)為128 Byte時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率比較低。隨著包的大小增加，傳輸速率也在增加，但是速率增長趨勢變緩。當(dāng)單包數(shù)據(jù)為4kB時(shí)，RapidIO的傳輸速率是最高的，此時(shí)NWRITE的傳輸帶寬為720.5 Mbit·s-1，NREAD的傳輸帶寬為716.8/Mbit·s-1。

4 結(jié)束語

RapidIO是一種高效、穩(wěn)定、低成本的系統(tǒng)互聯(lián)總線，為新一代高性能嵌入式系統(tǒng)互聯(lián)提供了良好的解決方案。本文介紹了一種基于RapidIO的具有雙主機(jī)節(jié)點(diǎn)的嵌入式系統(tǒng)互聯(lián)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，系統(tǒng)中兩塊PowerPC主控制器采用主從方式工作，并通過TSI578交換機(jī)連接外部的其他系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)性能穩(wěn)定可靠，能夠滿足并行分布式系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸需求，具有廣泛的應(yīng)用前景。