[實(shí)用新型]動(dòng)態(tài)可重構(gòu)高速串行總線多主仲裁裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520394655.1
• 申請(qǐng)日: 2015-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN204833260U
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晶;李超;周繼芹;張偉功;邱柯妮;朱曉燕;徐遠(yuǎn)超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F13/42
• 分類號(hào): G06F13/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種嵌入式系統(tǒng)總線中的多主仲裁裝置，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)可重構(gòu)高速串行總線多主仲裁裝置。

背景技術(shù)

動(dòng)態(tài)可重構(gòu)高速串行總線(UM-BUS)是針對(duì)系統(tǒng)小型化與嵌入式一體化設(shè)計(jì)提出的一種能夠?qū)⑷哂嗳蒎e(cuò)與高速通信有機(jī)統(tǒng)一，具備遠(yuǎn)程擴(kuò)展能力的高速串行總線。如圖1所示，它采用基于M-LVDS技術(shù)的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持多節(jié)點(diǎn)直接互連，最多可使用32條通道并發(fā)傳輸通信。在通信過程中，如果某些通道出現(xiàn)故障，總線控制器可實(shí)時(shí)地監(jiān)測出來，將數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分配到剩余有效通道上進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)，對(duì)通信故障進(jìn)行動(dòng)態(tài)容錯(cuò)。

UM-BUS總線采用主從命令應(yīng)答的通信模式，通過數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行信息交互。連接在總線上的通信節(jié)點(diǎn)按功能不同可分為主節(jié)點(diǎn)、從節(jié)點(diǎn)和監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，總線通信過程總是由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起，從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)來完成的。UM-BUS總線具有時(shí)間同步功能，可保證總線各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間時(shí)間系統(tǒng)的精確同步。UM-BUS總線支持單主(SignalMaster)通信與多主(MultiMaster)通信兩種通信模式。在多主模式下，總線上可以存在多個(gè)主節(jié)點(diǎn)，多個(gè)主節(jié)點(diǎn)間需要通過仲裁方式來競爭總線使用權(quán)。

常用的總線及網(wǎng)絡(luò)仲裁方法包括CSMA/CD算法、令牌傳遞算法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)方法等，可用于以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)或總線中，通過仲裁解決總線競爭和沖突。對(duì)于UM-BUS總線，上述仲裁算法存在著仲裁效率低、傳遞延遲大、令牌丟失、帶寬利用率差等問題，不能滿足UM-BUS總線對(duì)實(shí)時(shí)性、可靠性的需求。

針對(duì)UM-BUS總線的特點(diǎn)，本實(shí)用新型提出一種基于可變時(shí)隙輪轉(zhuǎn)的多主仲裁裝置，可以為UM-BUS總線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、高效、高可靠的總線使用權(quán)仲裁。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種UM-BUS總線多主仲裁裝置，能夠通過可變時(shí)隙輪轉(zhuǎn)方式，實(shí)現(xiàn)UM-BUS總線上多個(gè)主節(jié)點(diǎn)之間總線使用權(quán)的高效、高可靠裁決。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

一種動(dòng)態(tài)可重構(gòu)高速串行總線多主仲裁裝置，其特征在于：包括仲裁時(shí)隙定時(shí)器、仲裁時(shí)隙計(jì)數(shù)器、總線傳輸控制器、總線仲裁控制器、總線通信控制器和總線活動(dòng)監(jiān)視器，其中所述仲裁時(shí)隙定時(shí)器采用總線通信控制器的工作時(shí)鐘，完成仲裁時(shí)隙時(shí)間片的定時(shí)；所述仲裁時(shí)隙計(jì)數(shù)器，用來對(duì)仲裁時(shí)隙定時(shí)器產(chǎn)生的仲裁時(shí)隙進(jìn)行計(jì)數(shù)，產(chǎn)生仲裁時(shí)隙序號(hào)；所述總線傳輸控制器用于在需要進(jìn)行總線通信時(shí)，向總線仲裁控制器產(chǎn)生總線通信請(qǐng)求；所述總線仲裁控制器用來根據(jù)仲裁時(shí)隙、總線通信請(qǐng)求及總線活動(dòng)監(jiān)視情況，采用可變時(shí)隙輪轉(zhuǎn)方式，完成總線多個(gè)主節(jié)點(diǎn)間的總線使用權(quán)仲裁，控制仲裁時(shí)隙定時(shí)器的計(jì)時(shí)及總線通信控制器對(duì)總線的使用權(quán)；所述總線通信控制器完成總線通信數(shù)據(jù)接收與發(fā)送，向仲裁時(shí)隙定時(shí)器提供同步的時(shí)間基準(zhǔn)；所述總線活動(dòng)監(jiān)視器利用總線通信控制器的輸出，向總線仲裁控制器報(bào)告總線占用情況。

本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)高速串行總線多主仲裁裝置，采用仲裁時(shí)隙輪轉(zhuǎn)與時(shí)隙動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的方法，能夠縮短UM-BUS總線多主仲裁的等待時(shí)間，提高仲裁可靠性。

附圖說明

圖1是UM-BUS總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

圖2是UM-BUS總線協(xié)議層次模型圖；

圖3是UM-BUS總線數(shù)據(jù)傳輸過程與數(shù)據(jù)通路示意圖；

圖4是UM-BUS總線多主仲裁裝置的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖5是總線仲裁時(shí)隙分配及時(shí)隙擴(kuò)展示意圖；

圖6是主節(jié)點(diǎn)仲裁過程流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，UM-BUS總線采用基于M-LVDS(TIA/EIA-899)的多通道智能動(dòng)態(tài)冗余的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最多支持30個(gè)通信節(jié)點(diǎn)直接互連，不需要路由或中繼設(shè)備；使用2～32個(gè)通道并發(fā)傳輸數(shù)據(jù)，單通道最大通信速率可達(dá)200Mbps；通道如果出現(xiàn)故障，可通過通道動(dòng)態(tài)冗余及故障重構(gòu)技術(shù)自動(dòng)屏蔽故障通道，在剩余健康通道上繼續(xù)通信；采用主從應(yīng)答的通信方式，可為系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程存儲(chǔ)訪問及非智能擴(kuò)展能力。

UM-BUS總線上的節(jié)點(diǎn)按功能不同可劃分為主節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)及監(jiān)視節(jié)點(diǎn)，一次通信過程只能由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起，并且由從節(jié)點(diǎn)或其它主節(jié)點(diǎn)響應(yīng)，監(jiān)視節(jié)點(diǎn)用于監(jiān)視總線上的通信過程。節(jié)點(diǎn)間通過數(shù)據(jù)包的形式交互信息。