[發明專利]基于AXI4 Stream接口協議的高性能數據交換系統及方法

在審

• 申請號: 202010849251.2
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112073336A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 王虹現;趙旭輝;譚高偉;龐文彬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/863
• 分類號: H04L12/863;H04L12/937;H04L12/861
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 包春菊

1.一種基于AXI4 Stream接口協議的高性能數據交換系統，用于雷達信號處理機中，其特征在于，包括：AXI4 Stream輸入接口、輸入節點緩存虛擬輸出隊列模塊、輸入仲裁調度模塊、交換矩陣、輸出仲裁調度模塊、輸出節點緩存模塊和AXI4 Stream輸出接口；

其中，所述AXI4 Stream輸入接口為多個，每個所述AXI4 Stream輸入接口的輸出端對應連接有一組輸入節點緩存虛擬輸出隊列模塊，每組輸入節點緩存虛擬輸出隊列模塊包含多個輸入節點緩存虛擬輸出隊列；每組輸入節點緩存虛擬輸出隊列模塊的輸出端分別與交換矩陣的輸入端連接；每組輸入節點緩存虛擬輸出隊列模塊與交換矩陣之間設置有輸入仲裁調度模塊；

所述交換矩陣在交叉節點處加入緩存，所述交換矩陣的輸出端連接有多組輸出節點緩存模塊，每組所述輸出節點緩存模塊包含多個輸出節點緩存；每組輸出節點緩存模塊的輸出端對應連接有一個AXI4 Stream輸出接口；每組輸出節點緩存模塊與AXI4 Stream輸出接口之間設置有輸出仲裁調度模塊。

2.根據權利要求1所述的基于AXI4 Stream接口協議的高性能數據交換系統，其特征在于，所述輸入仲裁調度模塊和輸出仲裁調度模塊分別采用異步指針輪詢式調度算法。

3.根據權利要求1所述的基于AXI4 Stream接口協議的高性能數據交換系統，其特征在于，所述AXI4 Stream輸入接口的節點預設ID信息作為每個端口節點的ID值，用于仲裁器鏈路連接；

所述輸入節點緩存虛擬輸出隊列模塊用于緩存目標ID和數據信息；

所述輸入仲裁調度模塊用于對所述輸入節點緩存虛擬輸出隊列模塊中的數據信息進行仲裁調度，并將仲裁調度結果輸出至所述交換矩陣的交叉節點緩存中；

所述交換矩陣用于根據節點預設ID信息構建縱橫式交換矩陣；

所述輸出仲裁調度模塊根據所述交換矩陣的交叉節點緩存的數據進行仲裁調度，并將仲裁調度結果輸出至輸出節點緩存模塊；

所述輸出節點緩存模塊用于緩存源ID和數據信息，并將緩存的數據信息通過AXI4Stream輸出接口輸出。

4.一種基于AXI4 Stream接口協議的高性能數據交換方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，初始化時讀取每個AXI4 Stream輸入接口節點的預設ID信息作為對應的節點目標ID值；

步驟2，根據所述節點目標ID值，將每個AXI4 Stream輸入接口的節點數據信息送入對應的輸入節點緩存虛擬輸出隊列中，輸入仲裁調度模塊根據輸入節點緩存虛擬輸出隊列中緩存的節點數據信息進行輪詢式優先級仲裁調度，并將仲裁調度結果下發至交換矩陣中對應的交叉節點緩存中，完成輸入仲裁調度過程；

步驟3，輸出仲裁調度模塊根據交換矩陣中交叉節點緩存的節點數據信息進行輪詢式優先級仲裁調度，并將仲裁調度結果下發至對應的輸出節點緩存模塊中，完成輸出仲裁調度過程；

步驟4，輸出節點緩存模塊將輸出仲裁調度模塊的最終仲裁結果從對應的AXI4 Stream輸出接口輸出。

5.根據權利要求4所述的基于AXI4 Stream接口協議的高性能數據交換方法，其特征在于，步驟2中，所述輪詢式優先級仲裁調度具體為：輸入仲裁調度模塊根據輸入節點緩存虛擬輸出隊列中緩存的節點數據信息進行仲裁調度，并將仲裁調度結果送入交換矩陣中的交叉節點緩存中；對應的交叉節點緩存接收一包數據后觸發重新仲裁調度機制，輸入仲裁調度模塊更新最高優先級節點后再次對對應的輸入節點緩存虛擬輸出隊列中節點數據信息進行仲裁調度，并將仲裁調度結果下發至交換矩陣中對應的交叉節點緩存中；依次重復上述過程，完成輸入仲裁調度過程。

6.根據權利要求4所述的基于AXI4 Stream接口協議的高性能數據交換方法，其特征在于，步驟3中，所述輪詢式優先級仲裁調度具體為：輸出仲裁調度模塊根據交換矩陣中交叉節點緩存的節點數據信息進行仲裁調度，并將仲裁調度結果下發至對應的輸出節點緩存模塊中；每個輸出節點緩存模塊根據仲裁調度結果接收交叉節點緩存中的節點數據信息，接收夠一包節點數據信息后觸發重新仲裁調度機制，輸出仲裁調度模塊更新最高優先級節點后再次對交叉節點緩存中的節點數據信息進行仲裁，并將仲裁結果下發至輸出節點緩存模塊中；依次重復上述過程，完成輸出仲裁調度過程。