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随着存储威廉希尔官方网站
的迅速发展,存储容量得到了迅速的增长,存储系统的数据传输速度成为了主要的瓶颈。光纤的传输具有其速度上的优势,然而,在光纤传输要受到光纤通道接口的限制,因此光纤通道应用于高速数据传输的一个关键威廉希尔官方网站
问题是接口的设计问题,本文对有效地解决高数据传输在接口处的瓶颈具有现实意义。
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2个回答
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1 方案设计
完整的实现要包含PC机软件编程、Virtex-5开发板的底层链路实现。PC机的软件编写主要实现链路的创建注销控制、数据的组帧、数据的传输控制、传输过程中的显示;VirteX-5开发板主要实现数据的链路贯通、支持上位机所定义的帧结构的传输过程。 如图1所示,接口适配器功能实现过程主要包含协议的正确理解,按照协议的帧结构和数据结构的组织、具体的实现模块的设计与编写、结合VirteX-5底层链路的贯通实现光纤通信接口适配器功能。 |
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2 设计的具体实现
2.1 协议的分析与与裁剪 针对不同的应用环境应当对FC协议进行适当的裁剪,尽可能地有效利用协议标准。FC协议是一个具有五层组成的协议体系。包括:FC-0层、FC-1层、FC-2层、FC-3层、FC-4层。 各层的功能分别为: (1):FC-O:主要规定了物理接口,包含传输介质,收发器及接口等。 (2)FC-1:8 B/10 B编码;串化解串;比特与字同步。 (3)FC-2规定了光纤通道的传输机制: 有序集的检测与识别;FC端口状态机;帧的发送与接收,帧接收时要进行有效性检查;流量控制;帧管理;交换与序列管理;数据帧与响应;多播与广播;分段与重组;差错检测与回复。 (4)FC-3:基本链路服务;扩展链路服务;查询组。 (5)FC-4:映射上层协议,本文主要是映射MILSTd-1553B协议。 2.2 软件编程中各模块的代码的设计 软件实现的设计部分:GUI模块设计、设备抽象层的设计、任务处理模块的设计、FC的协议及物理功能模块的设计。 (1)GUI部分主要是显示作用,可以对接口适配器的相关参数进行设置和界面显示。GUI模块设计内容有:整体界面、链路参数区、链路建立区、信息显示区。 (2)设备抽象层的设计。该部分在于屏蔽下层不同物理设备间的差异;提供较为简便的方式,使上层模块同逻辑进行通信。本层需要提供对上层支持的设备操作接口及在内部通过封装WinDriver驱动提供的功能接口,实现对上层的功能支持。 (3)任务处理模块的设计。主要实现对链路和数据各自的不同的任务操作情况。链路数据区与文件数据区分别需要保存各自的任务数据及状态,另外,它是 GUI模块变更LIST的依据,从而还需要保存下层协议所具备的状态及数据。 (4)FC协议及物理功能模块的设计。该部分主要描述任务发送协议与链路建立协议。 ①链路建立的注册过程:数据传输前,需要通过注册建立发送端与接收端的链路。首先,发送端把待注册的地址ID等信息嵌入帧信息中,发送帧信息给接收端;然后,接收端收到帧信息后,解读出相关的信息,若符合帧的完整性等检查,则两端建立链路。若不满足相关检查则终止该次注册过程。 ②链路的注销过程:当需要注销链路时,首先,发送端把待注销的地址ID等信息嵌入帧信息中,发送帧信息给接收端;然后,接收端收到帧信息后,解读出相关的信息,若符合帧的完整性等检查,则两端注销链路,若不满足相关检查则终止该次注销过程。 ③数据传输过程:数据传输是链路建立的根本目的,简化的数据传输过程如图2所示。 2.3 Virtex-5开发板的底层保证 (1)系统构造逻辑设计主要完成以下几点功能: 控制PCIE硬核实现与上层软件交互;对上层传输数据加CRC校验;完成FC链路初始化过程;完成FC流控功能;完成FC-2差错处理;控制ROCKET I/O把上层软件数据通过ROCKET I/O发送;控制ROCKET、I/O把接收恢复的数据传输到上层软件。 (2)逻辑设计的模块组成:底层逻辑控制模块主要完成FC物理层通信,它主要包括发送模块、接收模块和PCIE控制模块三部分,每个模块又根据功能不同划分多个子模块,在PCIE控制模块中,有一些缓存来存放接收模块传送过的数据和相应的数据信息,发送模块也会从PCIE控制模块的缓存中读取数据传送出去,其原理框图如图3所示。 数据发送模块 该模块通过读取上位机的状态信息来发送不同的信息,当ACK使能时,该模块发ACK,当数据使能时,该模块就发送固定帧数的数据,发送的数据是从缓存中读取,CRC由该模块添加。空闲时就发送IDLE码。 数据接收模块 接收模块包括接收控制模块、CRC模块和临时缓存模块。主要完成数据和链路控制帧以及准备信号的接收,并实现CRC校验,根据帧头来判断不同类型的数据帧或控制帧,并存入缓存中,同时将帧的相关信息也放入相应的缓存中。 PCIE接口控制模块该模块主要根据PCIE总线上的地址对应的寄存器的值,译码成相应的使能把PCIE总线上数据写入相应的数据发送buf-f,ACK发送 buff反之根据逻辑输入的使能,译码成对应的PCIE总线上对应地址的对应寄存器的值,并把数据接收的buffACK接收buff数据写入相应的PCIE地址上。 2.4 最终实现 通过上位机与FPGA开发板的结合,实现了光纤通道接口适配器的高速性。传输效果图如图4所示。 3 结语 通过上位机与FPGA开发板的结合,模拟并实现了光纤通道在高速数据传输过程中接口处的设计。尽管该设计是上位机配合FPGA的形式实现,但仅就设计思路而言,对于实际开发光纤通道接口适配器具有一定的借鉴意义。 |
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只有小组成员才能发言,加入小组>>
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基于采用FPGA控制MV-D1024E系列相机的图像采集系统设计
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