[發明專利]一種適用于航空電子的片上網絡系統

有效

• 申請號: 201410307314.6
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN104065577B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 王科;黃棟杉;楊愛良
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: H04L12/741
• 分類號: H04L12/741
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙)31239
• 代理人: 楊慧

技術領域

本發明屬于片上網絡技術領域，特別涉及一種可動態重構的Mesh片上網絡系統及其設計方法。

背景技術

片上網絡NoC采用基于數據包的傳輸方式，為模塊之間的互連提供高效、可靠、靈活的通信架構，成為解決復雜SoC設計中全局互連與通信問題的有效方案。片上網絡設計要求達到高吞吐量，低延時等通信性能目標。航空電子系統應用的片上網絡，從拓撲結構的選擇、數據傳輸協議的制定、交換與路由策略的設計等各個過程都擁有巨大的靈活性，不同的片上網絡設計在性能上存在巨大差異。

動態可重構技術可以在不中斷系統功能運行的前提下，基于SOPC技術對不同的電路功能模塊進行動態部分重構。該方法可實現FPGA硬件資源的高速時分復用，進而降低系統功耗，提高系統硬件資源的利用率，可擴展到航空電子系統中的任意子模塊設計，減輕飛行器載荷。

現有的片上網絡與重構技術中，針對路由器節點，拓撲結構設計等由于各種不同的目的產生了多種方法。經對現有技術文獻的檢索發現，公開號為101977152A，公開日為2011年2月16日(申請號：201010541267.3)的專利文件公開了一種適用于重構的高性能片上網絡系統，通過對傳統片上網絡的結構進行了改進，增加了一套適合于重配置的子網絡，使得網絡集成了包交換與電路交換的雙重特性。

公開號為CN102799560A，公開日為2012年11月28日(申請號：201210331247.2)的專利文件公開了一種基于片上網絡的動態可重構子網劃分方法及系統，根據配置信息將片上網絡劃分多個邏輯子網，采用無死鎖的路由方式來實現任意兩路節點的通信，有效支持上層任意資源劃分策略的實現。

但在實踐過程中，發現現有技術中存在以下缺陷：片上網絡的路由器節點之間通信的跳數是產生數據延時的主要因素，很多應用由于固定了IP核的位置，且無法動態改變路由節點之間通信的跳數，當某條路徑的通信鏈路數據量增大時，數據包容易在網絡中發生擁塞，無法滿足航電系統對數據傳輸的實時性要求。因此需要提供一種適用于航電系統的片上網絡路由方法，基于實時統計路由器節點跳數來動態重構IP核，以保證低延時的網絡通信。

發明內容

為克服現有技術未設計動態重構來保證IP核在基于Mesh的片上網絡的通信效率，本發明的目的在于提供一種適用于航空電子的片上網絡系統，基于實時統計IP核之間通信所需要的路由器節點跳數，靈活改變IP核掛接的路由器節點，以保證低延時的網絡通信，使得多個IP核之間可以建立靈活的通信鏈路，實施高效的數據傳輸，充分提高片上資源的利用率。

本發明發明目的通過以下技術方案實現：

一種適用于航空電子的片上網絡系統，包括：由多個路由器節點構建的片上網絡、掛載在不同的路由器節點上的多種IP核、其特征在于還包含重構控制器，所述重構控制器用于在IP核之間通信發生多個節點跳數時，將源地址節點相鄰節點掛載的IP核與目的地址節點掛載的IP核進行重構互換。

依據上述特征，所述路由器節點具有5個端口：東、西、南、北和本地端口，其中本地端口掛載所需的IP核，用于完成相應的數據處理功能；東、西、南、北端口作為與相鄰路由器節點的連接端口，接收上游節點的數據幀，同時經過路由計算，尋找合適的輸出方向端口，將數據傳遞給下游節點。

所述Mesh網絡除邊界節點外，網絡中任一節點和它東南西北的各個鄰近的節點的均相連。在該結構中，路由器都是位于網絡中各個節點之上的。這種網絡在一般情況下較易實現，而根據其規則的特點，尤其適合FPGA實現XY路由算法，使得其具有良好的可擴展性。

所述重構控制器一般在FPGA內部實現，通過重構配置接口，使得FPGA在上電工作時，可以加載“部分配置數據”，“部分配置數據”僅僅對指定的FPGA的資源進行重新配置，而不影響其他部分的工作。

本發明的另一目的在于提供一種片上網絡系統的路由方法，包含以下步驟：

a)路由器節點統計IP核之間通信發生的節點跳數，若跳數大于2，則向重構控制器傳遞節點的地址信息；

b)重構控制器根據地址信息，將源地址節點相鄰節點掛載的IP核與目的地址節點掛載的IP核進行重構互換；

c)重構完成后，繼續片上網絡的通信傳輸。

本發明所述片上網絡系統及其路由方法對基于航空電子系統的SoC芯片設計具有良好的適應性，特別適合于FPGA實現。

附圖說明

圖1為本發明實施例中基于5X5Mesh的片上網絡重構系統架構圖。