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基于網(wǎng)絡(luò)編碼的多信源組播通信系統(tǒng),包括源代碼,原理圖等 (三)

作者: 時(shí)間:2018-08-31 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201808/388146.htm

③decode_control_sm

該模塊的功能是按照輪詢策略,控制decoder解碼儲(chǔ)存在DRAM中的數(shù)據(jù)包。通過(guò)查詢CAM中的數(shù)據(jù)包的存儲(chǔ)地址,將查詢到的地址輸出給DRAM讀寫(xiě)控制模塊,從而找到解碼所需要的數(shù)據(jù),同時(shí)將要查詢的數(shù)據(jù)包的信源號(hào)和代的編號(hào)發(fā)送給解碼模塊。若不能查找到解碼因子,則將信號(hào)Pkt_not_find置為有效電平,通知decoder無(wú)法解碼,同時(shí)將狀態(tài)轉(zhuǎn)到解碼下一個(gè)數(shù)據(jù)包的狀態(tài)上。在開(kāi)始查找CAM時(shí),要等待儲(chǔ)存一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包,在我們的系統(tǒng)里面,暫定為32。

狀態(tài)機(jī)處理控制流程如圖3.4-13:

圖3.4-13:decode_control_sm狀態(tài)機(jī)及數(shù)據(jù)處理流程

  6、decoder

  decoder是整個(gè)解碼路由器的核心之一,它的主要功能是接收來(lái)自DRAM的編碼后的IP數(shù)據(jù)包,在decode_control_panel模塊的控制下對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼,它包括多個(gè)小模塊,其整體圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如3.4-14和3.4-15所示:

  

  圖3.4-14 decoder整體結(jié)構(gòu)圖

  

  圖3.4-15:decoder內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

  ① header_parser

  分析接收到的數(shù)據(jù)包,如果已經(jīng)被編碼,根據(jù)包頭提取信源號(hào)、代號(hào)、長(zhǎng)度和系數(shù)給運(yùn)算控制模塊,如果沒(méi)有被編碼,則查詢解碼標(biāo)志寄存器,如果已經(jīng)解碼并儲(chǔ)存在二級(jí)緩存中,則該數(shù)據(jù)包只是一個(gè)解碼因子,把數(shù)據(jù)發(fā)送到fwd_sel,若沒(méi)有解碼,則同時(shí)發(fā)送到capsulation和forward sel。如果數(shù)據(jù)是編碼后的數(shù)據(jù)包,則將數(shù)據(jù)包去掉包頭后將數(shù)據(jù)發(fā)送給forward sel模塊。當(dāng)發(fā)送到最后的64位數(shù)據(jù)時(shí),eop信號(hào)有效,指明是數(shù)據(jù)包的最后有效字節(jié)。

  下圖所示為輸入輸出接口圖3.4-16:

  

  圖3.4-16:header_parser模塊圖

其輸入輸出端口列表如下:

信號(hào)名稱

位寬bits

I/O

描述

in_rdy

1

O

數(shù)據(jù)輸出輸入允許信號(hào)

out_data

64

I

輸入的數(shù)據(jù)包的data_bus

out_ctrl

8

I

輸入數(shù)據(jù)包的ctrl_bus

data_vld

1

I

輸入數(shù)據(jù)有效

rd_dcod_reg_req_0

1

O

讀取解碼標(biāo)志位請(qǐng)求

rd_dcod_src_gen_0

12

O

要讀取的數(shù)據(jù)包的信源號(hào)和代編號(hào)

req_ack_vld_0

1

I

輸入有效

alredy_decod_0

1

I

解碼標(biāo)志(“1”代表已經(jīng)解碼,“0”代表未解碼)

Uncod_data

64

O

未編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)總線

Uncod_ctrl

8

O

未編碼數(shù)據(jù)包的控制總線

Wr_vld

1

O

寫(xiě)capsulation數(shù)據(jù)有效

Out_rdy

1

I

輸出capsulation允許信號(hào)

fwd_rdy

1

I

輸出fwd_sel允許信號(hào)

out_vld

1

O

輸出fwd_sel有效

pay_load

64

O

輸出fwd_sel數(shù)據(jù)(不含包頭)

eop

4

O

最后指示一個(gè)有效字節(jié)的指示

uncod

1

O

指明輸出的數(shù)據(jù)包是否編碼

src_gen_num

12

O

Decoder接收到的數(shù)據(jù)包的信源號(hào)和代的編號(hào)

len_0

16

O

被編碼的第一個(gè)數(shù)據(jù)包的有效載荷的長(zhǎng)度

len_1

16

O

被編碼的第二個(gè)數(shù)據(jù)包的有效載荷的長(zhǎng)度

coef_0

8

O

被編碼的第一個(gè)數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

coef_1

8

O

被編碼的第二個(gè)數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

hp_info_vld

1

O

輸出信息有效

encod_pkt_trans_fi

1

O

編碼數(shù)據(jù)包傳輸完畢標(biāo)志

oc_info_vld

1

I

解碼控制輸入信息有效

uncod_pkt_need

1

I

未編碼的數(shù)據(jù)包是/否解碼因子(1=是,0=否)

圖3.4-17所示為狀態(tài)機(jī)處理流程:

圖3.4-17:header_parser狀態(tài)機(jī)處理流程

② forwd_sel

該模塊功能主要是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包:接收來(lái)自header_parser的數(shù)據(jù)包,若uncod=0,則表明數(shù)據(jù)包是編碼后數(shù)據(jù)包,將已經(jīng)編碼后的數(shù)據(jù)包的載荷轉(zhuǎn)換為72bits后,將數(shù)據(jù)發(fā)送到RAM讀寫(xiě)控制器,否則發(fā)送到decod_operation。當(dāng)有反饋輸入請(qǐng)求時(shí),若輸出到decod_operation 的數(shù)據(jù)線空閑時(shí),將反饋數(shù)據(jù)發(fā)送到decod_operation。

本模塊的端口列表如下:

信號(hào)名稱

位寬bits

I/O

信號(hào)描述

fwd_rdy

1

O

輸入fwd_sel允許信號(hào)

out_vld

1

I

輸入fwd_sel有效

pay_load

64

I

輸入fwd_sel數(shù)據(jù)總線(不含包頭)

eop

4

I

最后指示一個(gè)有效字節(jié)的指示

uncod

1

I

指明輸出的數(shù)據(jù)包是否編碼

wr_req

1

O

寫(xiě)RAM請(qǐng)求

encod_data

72

O

寫(xiě)RAM的數(shù)據(jù)總線

ram_data_vld

1

O

數(shù)據(jù)有效

encod_data_eop

4

O

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

wr_ack

1

I

寫(xiě)RAM響應(yīng)

uncod_data_vld

1

O

輸出至dcod_operation的數(shù)據(jù)有效

uncod_data_factor

64

O

輸出至dcod_operation的數(shù)據(jù)總線

uncod_data_eop

4

O

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

dcod_rdy

1

I

輸出至dcod_operation允許信號(hào)

fd_back_ack

1

O

接受反饋?lái)憫?yīng)

fd_back_vld

1

I

反饋數(shù)據(jù)有效標(biāo)志

fd_back_req

1

I

反饋請(qǐng)求

fd_back_data

64

I

反饋數(shù)據(jù)總線

fd_back_data_eop

4

I

反饋數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

③ RAM讀寫(xiě)控制器

在寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí),先從運(yùn)算控制模塊中得出要儲(chǔ)存的RAM號(hào),接著RAM讀寫(xiě)控制器將從收到forward sel 模塊收到的數(shù)據(jù)存到片內(nèi)RAM里面去。在讀數(shù)據(jù)時(shí),根據(jù)dcod_operation模塊提供的ram號(hào),從相應(yīng)的ram中讀取數(shù)據(jù),由于使用的是雙端口ram,因此讀寫(xiě)可以同時(shí)進(jìn)行。模塊信號(hào)列表如下:

信號(hào)名稱

位寬bits

I/O

信號(hào)描述

wr_req

1

I

寫(xiě)RAM請(qǐng)求

encod_data

72

I

寫(xiě)RAM的數(shù)據(jù)總線

ram_data_vld

1

I

數(shù)據(jù)有效

encod_data_eop

4

I

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

wr_ack

1

O

寫(xiě)RAM響應(yīng)

wr_ram_num

2

I

要寫(xiě)入的RAM號(hào)

info_vld

1

I

數(shù)據(jù)有效標(biāo)志

req_ram_num

1

O

讀RAM號(hào)請(qǐng)求

rd_ram_num

2

I

需要讀取數(shù)據(jù)的RAM號(hào)

rd_req

1

I

讀RAM請(qǐng)求

ram_data_eop

4

O

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

ram_data

72

O

讀RAM的數(shù)據(jù)總線

ram_vld

1

O

讀RAM數(shù)據(jù)有效

RAM讀寫(xiě)時(shí)序圖如圖3.4-18:

圖3.4-18:RAM讀寫(xiě)時(shí)序

每個(gè)RAM由雙端口block RAM組成,位寬為72位,深度為180,因此讀寫(xiě)的地址位寬均為8位。由于RAM的讀寫(xiě)控制時(shí)序是固定的,所以在此不再贅述。

④ operation_control

運(yùn)算控制(operation_control)是decoder模塊的控制核心,它和decode_control_panel配合,完成對(duì)編碼數(shù)據(jù)包的解碼。

輸入輸出信號(hào)列表:

信號(hào)名稱

位寬bits

I/O

信號(hào)描述

Pkt_vld

1

I

要解碼的數(shù)據(jù)包輸出有效標(biāo)志

Pkt_decoding

12

I

正在解碼的數(shù)據(jù)包的信源號(hào)、代編號(hào)

Decod_com

1

O

數(shù)據(jù)包解碼完成標(biāo)志

has_other_factor

1

I

有另外一個(gè)解碼因子

Pkt_not_find

1

I

所需要解碼數(shù)據(jù)包未找到

pkt_need_src_gen

12

O

解碼需要的數(shù)據(jù)包

need_pkt_vld

1

O

所需數(shù)據(jù)包有效

src_gen_num

12

I

Decoder接收到的數(shù)據(jù)包的信源號(hào)和代的編號(hào)

len_0

16

I

被編碼的第一個(gè)數(shù)據(jù)包的有效載荷的長(zhǎng)度

len_1

16

I

被編碼的第二個(gè)數(shù)據(jù)包的有效載荷的長(zhǎng)度

coef_0

8

I

被編碼的第一個(gè)數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

coef_1

8

I

被編碼的第二個(gè)數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

hp_info_vld

1

I

輸入信息有效

encod_pkt_trans_fi

1

I

編碼數(shù)據(jù)包傳輸完畢標(biāo)志

oc_info_vld

1

O

解碼控制輸出信息有效

uncod_pkt_need

1

O

未編碼的數(shù)據(jù)包是/否解碼因子(1=是,0=否)

wr_ram_num

2

O

要寫(xiě)入的RAM號(hào)

info_vld

1

O

數(shù)據(jù)有效標(biāo)志

req_ram_num

1

I

讀RAM號(hào)請(qǐng)求

rd_info_req

1

I

讀取解碼信息請(qǐng)求

dcod_info_vld

1

O

解碼信息有效

ram_num

2

O

解碼數(shù)據(jù)包的所存儲(chǔ)的RAM號(hào)

coef_mut

8

O

乘法系數(shù)

coef_div

8

O

除法系數(shù)

cap_info_req

1

I

封裝信息請(qǐng)求

dcod_comp

1

I

解碼封裝完成

cap_info_vld

1

O

封裝信息有效

need_feed_back

1

O

需要反饋

pkt_len

16

O

數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度

src_num

4

O

數(shù)據(jù)包的信源號(hào)

gen_num

8

O

數(shù)據(jù)報(bào)的代編號(hào)

Operation_control模塊的主要功能是:接收header_parser發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算和比較后與decode control panel,告訴decode control panel解碼所需要的數(shù)據(jù)包和解碼完成標(biāo)志;給RAM讀寫(xiě)給出RAM號(hào)(即存儲(chǔ)在哪個(gè)RAM中);給decode operation模塊提供解碼所需要的系數(shù)和RAM號(hào);給capsulation模塊提供源IP和是否需要反饋數(shù)據(jù)的命令,其控制狀態(tài)如圖3.4-19下:

圖3.4-19:Operation_control狀態(tài)機(jī)處理流程

⑤ decode operation

decode operation是解碼運(yùn)算模塊,它將來(lái)自fwd_sel模塊的未編碼的數(shù)據(jù)和來(lái)自RAM的編碼數(shù)據(jù)完成減法和除法運(yùn)算,還原被編碼的數(shù)據(jù)。解碼后將數(shù)據(jù)總線的位寬恢復(fù)為64bits。解碼運(yùn)算模塊的端口列表如下:

信號(hào)名稱

位寬bits

I/O

信號(hào)描述

dcod_payload

64

O

解碼后的數(shù)據(jù)包的有效載荷

end_payload

4

O

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

payload_vld

1

O

輸出數(shù)據(jù)有效

wr_rdy

1

I

輸出數(shù)據(jù)允許信號(hào)

uncod_data_vld

1

I

輸入至dcod_operation的數(shù)據(jù)有效

uncod_data_factor

64

I

輸入至dcod_operation的數(shù)據(jù)總線

uncod_data_eop

4

I

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

dcod_rdy

1

O

輸入至dcod_operation允許信號(hào)

rd_ram_num

2

O

需要讀取數(shù)據(jù)的RAM號(hào)

rd_req

1

O

讀RAM請(qǐng)求

ram_data_eop

4

I

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

ram_data

72

I

讀RAM的數(shù)據(jù)總線

ram_vld

1

I

讀RAM數(shù)據(jù)有效

rd_info_req

1

O

讀取解碼信息請(qǐng)求

dcod_info_vld

1

I

解碼信息有效

ram_num

2

I

解碼數(shù)據(jù)包的所存儲(chǔ)的RAM號(hào)

coef_mut

8

I

乘法系數(shù)

coef_div

8

I

除法系數(shù)

為了快速完成解碼運(yùn)算,我們?cè)诖瞬扇〔⑿谐ǖ姆椒ㄊ怪芸焖俳獯a,解碼運(yùn)算的算法圖如圖3.4-20:

圖3.4-20 decoder_operation內(nèi)部的并行除法

⑥ capsulation

Capsulation是解碼運(yùn)算的最后一個(gè)模塊,其主要功能是封裝解碼后的數(shù)據(jù)包。其主要任務(wù)是:(1)接收來(lái)自decode operation和header_parser的數(shù)據(jù);(2)將來(lái)自header_parser的未編碼的數(shù)據(jù)包去掉NCP包頭;(3)計(jì)算新的包頭校驗(yàn)和,更新TTL;(4)置位解碼標(biāo)志寄存器;(5)將來(lái)自decode operation模塊的數(shù)據(jù),先向運(yùn)算控制模塊詢問(wèn)是否要反饋,若需要,則將數(shù)據(jù)反饋至forward_sel模塊;(6)恢復(fù)IP數(shù)據(jù)包頭;(7)將IP包頭和有效載荷封裝好,并恢復(fù)ctrl_bus和module header,將其一起同步發(fā)送出去。

端口信號(hào)列表如下:

信號(hào)名稱

位寬bits

I/O

信號(hào)描述

decoder_in_rdy

1

I

輸出至SRAM允許信號(hào)

decoder_in_wr

1

O

輸出有效

decoder_in_data

64

O

輸出至SRAM數(shù)據(jù)總線

decoder_in_ctrl

8

O

輸出至SRAM控制總線

set_req

1

O

置位請(qǐng)求

set_src_gen

12

O

需要置位的數(shù)據(jù)包(表示已經(jīng)解碼完畢)

set_info_vld

1

O

置位信息有效

set_ack

1

I

置位請(qǐng)求響應(yīng)

cap_info_req

1

O

封裝信息請(qǐng)求

dcod_comp

1

O

解碼封裝完成

cap_info_vld

1

I

封裝信息有效

need_feed_back

1

I

需要反饋

pkt_len

16

I

數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度

src_num

4

I

數(shù)據(jù)包的信源號(hào)

gen_num

8

I

數(shù)據(jù)報(bào)的代編號(hào)

dcod_payload

64

I

解碼后的數(shù)據(jù)包的有效載荷

end_payload

4

I

數(shù)據(jù)包結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

payload_vld

1

I

輸入數(shù)據(jù)有效

wr_rdy

1

O

輸入數(shù)據(jù)允許信號(hào)

fd_back_ack

1

I

接受反饋?lái)憫?yīng)

fd_back_vld

1

O

反饋數(shù)據(jù)有效標(biāo)志

fd_back_req

1

O

反饋請(qǐng)求

fd_back_data

64

O

反饋數(shù)據(jù)總線

fd_back_data_eop

4

O

反饋數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志,指明最后一個(gè)有效字節(jié)

Uncod_data

64

I

未編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)總線

Uncod_ctrl

8

I

未編碼數(shù)據(jù)包的控制總線

Wr_vld

1

I

寫(xiě)capsulation數(shù)據(jù)有效

Out_rdy

1

O

輸入數(shù)據(jù)包允許信號(hào)

封裝過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖3.4-21:

圖3.4-21capsulation封裝包頭流程圖

7、SRAM讀寫(xiě)控制器

SRAM讀寫(xiě)控制的作用是:①將capsulation模塊來(lái)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入SRAM中,寫(xiě)入時(shí)按照代的大小和信源號(hào)寫(xiě)入block中。SRAM按照地址分為3個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)由一個(gè)信源。每個(gè)區(qū)域分為256個(gè)block,每個(gè)block深度是400,寬度為36bits,可以存儲(chǔ)1800字節(jié)的數(shù)據(jù)(即至少可容納一個(gè)正常大小的IP數(shù)據(jù)包)。②讀取數(shù)據(jù)時(shí)按照block逐個(gè)讀取,讀取后的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至output_arbiter。在每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)包后,對(duì)解碼標(biāo)志寄存器復(fù)位。

SRAM讀寫(xiě)控制器的端口列表如下:

信號(hào)名稱

位寬bits

I/O

信號(hào)描述

decoder_in_rdy

1

O

寫(xiě)SRAM控制器允許信號(hào)

decoder_in_wr

1

I

輸入有效

decoder_in_data

64

I

輸入至SRAM控制器數(shù)據(jù)總線

decoder_in_ctrl

8

I

輸入至SRAM控制器控制總線

reset_req

1

O

復(fù)位請(qǐng)求

reset_src_gen

12

O

需要復(fù)位的數(shù)據(jù)包(表示解碼后已發(fā)送完畢)

reset_info_vld

1

O

復(fù)位信息有效

reset_ack

1

I

復(fù)位請(qǐng)求響應(yīng)

dcod_data_0

64

O

輸出的IP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)總線

dcod_ctrl_0

8

O

輸出的IP數(shù)據(jù)包的控制總線

wr_vld_0

1

O

輸出有效

wr_rdy_0

1

I

發(fā)送數(shù)據(jù)允許標(biāo)志

sram_addr

19

O

Sram讀/寫(xiě)地址

sram_we

1

O

Sram寫(xiě)使能

sram_bw

4

O

SRAM寫(xiě)入控制信號(hào)

sram_wr_data

36

O

SRAM寫(xiě)數(shù)據(jù)總線

sram_rd_data

36

I

SRAM讀數(shù)據(jù)總線

sram_tri_en

1

O

SRAM寫(xiě)三態(tài)控制

SRAM的讀寫(xiě)時(shí)序如圖3.4-22:

圖3.4-22 SRAM讀寫(xiě)時(shí)序


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