[发明专利]高速共享内存数据收发系统

说明书

本发明提出一种高速共享内存数据收发系统，旨在提供更加高效的共享内存收发控制机制。本发明通过下述技术方案予以实现：发送逻辑控制单元内的配置信息注册器首先调用地址转换器完成共享内存地址到本地地址的转换，然后将数据发送者录入的共享内存信息存入数据发送配置信息表；数据发送控制器将数据发送者发送的数据写入接收逻辑控制单元内的共享内存区域的正确地址中，并向数据接收控制器发送中断信号；数据发送控制器根据共享内存区域的状态向数据发送者发送流控反馈信号，并调用环形缓冲区发送复位控制器实现发送端初始上电时的复位操作；通过配置命令解析器接收管理端的系统数据收发配置管理器下发的配置命令，实现对内部信息的远程配置操作。

技术领域

本发明涉及一种基于共享内存的高速且支持灵活配置的数据交互收发系统，主要应用于嵌入式系统、通信系统以及航空机载设备中以共享内存区域为交互基础的高速数据通信中间件的设计与开发领域。

背景技术

进程间的数据交换和共享是一种非常重要和实用的技术。进程间通讯的方式有多种，常用的有共享内存、命名管道和匿名管道、发送消息等，另外还可以通过socket接口等间接实现进程间的数据通讯任务。以上这几种方法各有优缺点，具体到在进程间进行大数据量数据的快速交换问题上，由于管道和socket套接字的使用需要有网卡的支持，不适用于跨节点以及缺少以太网的应用环境，因此可以不予考虑。这样，可供选择的通讯方式主要就是共享内存和发送消息两种。对于消息传输方式，接收方程序在消息的响应函数中通过随消息传递的参数完成对数据的接收，主要有阻塞式和非阻塞式两种机制。阻塞式的消息发送方式在发出消息后不是马上返回，而是在接收方的消息响应函数处理完之后才能返回，并能够得到返回结果，在此期间发送方程序将被阻塞。而非阻塞式在发出消息后马上返回，其后语句能够被立即执行，但是无法获取消息的执行结果。在消息机制中，由于涉及多次数据拷贝，数据传输效率较低，因此并不适合交换数据量较大的应用场景，另外当数据传输过于频繁时还有可能导致数据的丢失。相比之下，共享内存有着明显的优势。

共享内存是一种在进程之间共享和传递数据的高效解决方案，可以以较小的开销获取较高的性能。不同进程之间共享的内存区域通常是允许这些进程访问的同一段物理内存，共享它的进程可以将这段共享内存区域连接到自己的地址空间中，然后对共享内存区域进行数据读写操作。如果某个进程向共享内存区域写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的另一个进程。共享内存方式在收发数据的过程中只拷贝两次数据，一次将输入内容拷贝到共享内存区，另一次从共享内存区拷贝到输出文件，可以实现进程之间的高效数据传输。目前，共享内存已经成为进程间、多核间、以及跨处理器节点之间的高效数据通信方式，在嵌入式系统、通信系统、机载航电系统开发等领域广泛应用。

共享内存是操作系统内的不同进程之间常用的数据通信方式，使用过程中首先由接收方进程调用操作系统提供的接口申请一块共享内存区域，然后将共享内存映射到接收方进程的地址空间中；接下来发送方进程也将共享内存地址映射到自己的地址空间中；完成共享内存地址映射后，发送方进程与接收方进程可以像操作本地内存地址一样利用该区域进行信息交换。由于没有同步机制，在通过共享内存进行数据收发时，需要参与通信的进程双方协商控制在合适的时机对共享内存区域进行读写。共享内存也是实现核间通信的一种高速数据通信方式。对于在通信系统以及机载航电设备中广泛使用的数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)，通常需在多核之间进行高速数据通信，并在多核内部实现并行高速信号数据处理。通过共享内存方式，在多个核之间可以访问同一块内存，同时借助中断或核间通信寄存器实现核间共享数据读取操作的同步控制。TMS320C6678是目前在通信和航空机载领域广泛应用的一款高性能8核处理器，通过合理划分共享内存区域，可以实现核间的高速数据共享与传输，例如通过主核(0核)创建共享内存，并将数据写入内存，然后通过核间消息通信将内存地址发送给从核；由从核(1到7核)接收主核的通知，读取各自对应的内存地址中的数据，并完成数据的高速并行处理。