[发明专利]数据通讯同步方法及系统

说明书

本发明提供一种数据通讯同步方法及系统，用于解决在多机多CPU处理器系统中采用消息传输模式进行RapidIO数据通讯时，各板卡及本板卡所有CPU处理器之间自动实现收发初始化同步，与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过系统加电后所有CPU处理器的状态管理和共享交互，能够实现基于消息通讯机制的RapidIO通讯链路初始化的自适应协调，有效地解决了在多板卡及多CPU处理器的复杂系统中，采用消息传输模式进行RapidIO数据通讯时，系统内部所有CPU处理器数据通讯初始化协调困难的问题，保证了系统工作可靠性，该方法具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及计算机数据通讯领域，具体应用于多机系统基于RapidIO消息传输模式的数据通讯收发初始化同步。随着现代电子技术的不断发展,CPU处理器之间数据通讯处理数据量越来越大,实时性越来越高，因此对嵌入式系统数据运算、数据通讯性能的要求越来越高。目前高性能信号处理、数据处理系统多采用GHz以上的高速差分串行总线作为各CPU处理器之间数据通讯手段，其中RapidIO数据通讯使用最为广泛。基于RapidIO的数据通讯互连架构是一种高性能、高可靠、低引脚数、基于包交换的计算机数据通讯体系，具有高效率、低成本、高稳定性、支持广泛易实现的特点，为嵌入式系统提供了高带宽、低时延的数据传输方案。

背景技术

RapidIO是一种基于包交换的传输技术，为满足高性能嵌入式系统需求而设计的一种开放式互联技术标准，它采用了低电压差分信号(LVDS)技术，能在四对差分线上实现高于10Gb/s的有效传输速率，可很好地满足嵌入式系统的应用需求。(邓豹，张亦姝.RapidIO多播传输事务与配置管理研究[J].航空计算技术，2016年5月，第6卷第3期:111-115)。

RapidIO的通信机制具有多种操作模式，可适应不同应用需求，其中应用较多的是直接I/O模式和消息传输模式。其中直接I/O模式具有使用简单、速度快、不需要接收响应等特点，适合于大批量数据传输，通常在流模式系统中使用。直接I/O模式是通过内存映射机制实现的通讯模式，是一种不可靠传输机制，适用于数据量较大、实时性要求较高的数据传输场合。(仲维亮.基于IP over RapidIO的DSP中间件优化实现.西南交通大学研究生学位论文，2013年5月)；而消息传输模式则是一种可靠的数据通讯机制，该机制提供发送和接收接口，接收端接收到消息并确认后表示消息传输成功，如果传输过程出现错误，未能收到接收方确认则发送方再次重发该数据，以确保接收方数据接收正确。使用消息通讯机制进行数据传输可信度高，适用于传输数据量适中，数据通讯时间占空比有余量，数据通讯正确性要求高的应用场合。

近年来，随着现代电子装备的发展需求，分布式架构多机系统应用越来越广泛，系统对数据传输提出了高速、实时、完全可靠的性能要求，因此消息传输模式应用较为广泛。在该类系统设计中，各计算机均通过RapidIO交换器件实现数据通讯互联，可实现各处理器之间快速、灵活的数据交互，为系统软件设计提供了很好的支持。

与直接I/O模式不同，使用RapidIO消息传输模式需要先进行消息通讯单元初始化。基于逻辑层协议约束，CPU处理器在该模式下配置了消息收发处理单元用于控制数据收发过程，发送消息数据包由消息描述符进行维护，内存中设置环形存储空间用于存储消息描述符，发送消息控制器通过队头、队尾指针指示目前是否有待发送消息，队头指针指向即将发送的消息描述符，队尾指针指向最新进入的待发送消息描述符，其工作原理见图1所示。输出消息控制器检测队头指针与队尾指针是否相同，如果相同表示当前没有待发送消息，否则提取队头指针处发送消息描述符进行发送。在实时系统中，消息数据包是CPU处理器响应外部周期性定时触发进行发送的，数据时效性要求很高。如果发送方在接收方未准备好情况下开始发送数据，会造成由于接收方无法进行接收消息确认而反复重发，会导致大量消息描述符积压在环形存储空间中得不到及时发送，此时一旦接收方准备好，暂存的大量消息会在短时间内集中发送给接收方，易造成系统通讯阻塞和错误导致系统崩溃。为了保证收发过程可靠工作，基于消息传输模式的数据通讯必须确保接收方先处于等待接收状态，然后发送方才能启动数据通讯，该协调控制过程称为通讯同步。