[發明專利]FPGA片間互連的Crossbar交換單元設計方法

有效

• 申請號: 201910584573.6
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110290074B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 邱智亮;李熙華;張式琪;張沁;潘偉濤;高宇飛;董勐
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L47/50
• 分類號: H04L47/50;H04L47/6275
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種FPGA片間互連的Crossbar交換單元設計方法，其特征在于，包括如下：

(1)確定數據幀要去往的交叉節點位置：

(1a)根據公平輪詢調度算法輪詢4個輸出端口，選擇狀態指示為1的輸出端口；具體是先設當前輸出端口號為n，下次再從輸出端口號為n+1的輸出端口開始輪詢，輸出端口號依次加1，當輸出端口號加到4時，將輸出端口號值賦為1，以此循環，直到從中找到一個狀態指示為1的輸出端口；

(1b)根據絕對優先級調度算法輪詢所選輸出端口下包含的8個優先級隊列，從中選擇一個非空隊列；具體是每次都從優先級為7的隊列開始輪詢，優先級依次減1，當優先級減到0時，將優先級值賦為7，以此循環，直到從中找到一個非空隊列；

(1c)判斷非空隊列對應的交叉節點緩存是否空閑：若空閑，則出隊調度成功，并將調度信息寫入對應優先級的出隊調度信息FIFO中；否則，等待直到該節點空閑；

(1d)根據絕對優先級調度算法輪詢8個優先級的出隊調度信息FIFO，從中選擇一個非空出隊調度信息FIFO，對其進行讀取并解析，獲得目的端口號；

(1e)根據目的端口號，確定數據幀要去往的交叉節點的位置：

若目的端口號為1、2中的任意一個，則數據幀要去往的交叉節點在第一個FPGA中；

若目的端口號為3、4中的任意一個，則數據幀要去往的交叉節點在第二個FPGA中；

(2)獲取要添加的6個幀信息參數：單/多播標志位、優先級、幀長、交叉節點比特碼表、總線比特碼表參數、輸出端口比特碼表；

(3)對數據幀添加獲取的6個幀信息參數：

(3a)設交換單元基于兩個FPGA芯片，共4個端口，每個FPGA芯片都包括一個用于添加幀信息的內幀成幀模塊及一個用于解析幀信息的內幀拆幀模塊；

(3b)建立端口與總線的對應關系：

設置4條總線用來傳輸數據，將端口號為1的端口數據用第一條總線傳輸，將端口號為2的端口數據用第二條總線傳輸，將端口號為3的端口數據用第三條總線上進行傳輸，將端口號為4的端口數據用第四條總線傳輸；

(3c)將從端口進來要去往另一個FPGA交叉節點的數據幀送至芯片上的內幀成幀模塊，內幀成幀模塊在該數據幀前添加(2)獲取的6個幀信息參數，生成新的數據幀；

(4)將新的數據幀送至另一個FPGA由另一個FPGA上的內幀拆幀模塊解析幀頭信息，獲取(3)添加的6個幀信息參數；

(5)根據(4)中獲取的6個幀信息參數中的總線比特碼表參數，確定數據幀對應的總線，即將總線比特碼表參數中為1的比特位確定為數據幀對應的總線；

(6)根據(4)中獲取的6個幀信息參數中的交叉節點比特碼表參數，確定數據幀對應的交叉節點，即將比特碼表參數中為1的比特位確定為數據幀對應的交叉節點，并將數據幀搬移至(5)所確定總線上的對應交叉節點；

(7)根據(4)中獲取的6個幀信息參數中的輸出端口比特碼表參數，確定數據幀對應的輸出端口，即將輸出端口比特碼表參數中為1的比特位確定為數據幀對應的輸出端口，并將交叉節點處的數據幀搬移至對應輸出端口。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(1d)中根據絕對優先級調度算法輪詢8個優先級的出隊調度信息FIFO，是每次都從優先級為7的出隊調度信息FIFO開始輪詢，優先級依次減1，當優先級減到0時，將優先級值賦為7，以此循環，直到從中找到一個非空的出隊調度信息FIFO。