中国第三代移动通讯体系_CPCI在通信中的应用

在电信、电力、国防等使用土地中,常常请求其所用装备有极高的实时性。当需求在各个装备间举行大容量的信息对换时,传统的网络包对换模式已不能很好地满意实时性的请求。而借用助于CPCI总线,两个装备可以互访敌手的内存, 具有传输速快、传输容量大和高可靠性等特征,异常符合大容量的信息转交。国家数字对换体系工程技术考虑中心承当的国家863规划项目——“中国第三代移动通讯体系”CDMA2000体系集成绩选择基于CPCI总线的多SBC平台。各个SBC间的通讯效力径直确定了全部体系机能的高低。

眼前常用的实时操控体系如VxWorks、Lynx等,都针对CPCI总线实即兴了消息队列,可用于SBC间的消息通讯。但VxWorks、Lynx中消息转交的实即兴方法很不灵巧,一般是经过在一个特定的SBC(通常为system board)中开启一块共享内存,其他各个SBC(通常为non system board)经过对共享内存的读写对换信息;每完成一次两个non system SBC间的信息对换,都要举行一次PCI读写操控,效力不高。余外VxWorks、Lynx中的消息长度都有一个最大值,当要举行大数据量(如1GB的内存数据库)的信息传输时,操控体系供消息转交机制也拙讷为力。而以上这些问题,都可以经过任性两个SBC间的径直内存拜访获得解决。本文率先绍介了 PCI Bridge的任务规律;然后以Motorola公司供的CPX8000系列工控机为例,议论了两个SBC是怎样基于背板(Backplane)上的CPCI总线,并使用PCI Bridge的地址映照机制,经过互访内存的方法终极实即兴双机通讯;最末绍介了现实使用时应注重的机能优化问题。

1 PCI Bridge的任务规律

在简略的计算机体系中,其保有的表面装备较少,单级总线构造便能满意体系的需求。只是鉴于单个 PCI总线可支援的 PCI 装备数有electrical限度局限,对保有大批外设的计算机体系而言,单级总线构造已不能满意体系的请求,故此便发出了桥接装备。经过PCI-to-PCI Bridge可扩展出新的PCI总线,经过PCI-to-ISA Bridge可扩展出ISA总线。借用助PCI Bridge这些特别的PCI装备,体系中各级总线被粘和在一齐,使全部体系成为一个有机整体。

每个PCI装备都有自自己的 PCI I/O当空、PCI内存当空和PCI配备当空(configuration space)。PCI装备的装备驱动程序对PCI配备当空举行初始化设置后,各个智能把持器如CPU、DMA把持器等,可以对PCI装备的PCI I/O当空、PCI内存当空举行拜访。在图1中,CPU若要拜访网卡,率先会在PCI Bus0上生成一个物理地址,这个地址经PCI-to-PCI Bridge的度过滤及替换后,在PCI Bus1上发出一PCI Bus地址,网卡经过地址译码,相应对这个地址的拜访。

图1 基于PCI的体系

从这个度过程可以理解到,PCI-to-PCI Bridge有两种根本的效能:

(1)地址映照效能。固然同是对网卡举行拜访,但PCI Bus0与PCI Bus1上的地址意思是两样的。两个地址分属各自的地址当空,经过PCI-to-PCI Bridge实即兴两个地址的映照。依据这两个地址是否相通,可将PCI-to-PCI Bridge区分为两种典型:

·PCI-to-PCI Transparent Bridge。PCI Bridge不对PCI Bus0上的地址举行替换,径直将其映照到PCI Bus1上。PCI Bus0与PCI Bus1上的地址是相通的。

·PCI-to-PCI Non Transparent Bridge。PCI Bus0上的地址务必经度过PCI Bridge的替换,才能映照到PCI Bus1上。PCI Bus0与PCI Bus1上的地址是两样的。

(2)地址度过滤效能。PCI Bridge在把PCI Bus0上的地址向下流总线(ISA Bus、PCI Bus1)转交时,具有选择性。在图1中,CPU在PCI Bus0上所发出的地址,除非对SCSI和Ethernet的拜访,PCI-to-PCI Bridge才给予收执;而对PCI Bus0的其他地址,PCI-to-PCI Bridge均不予相应。每一个PCI Bridge所相应的地址范畴,可形象地称其为此PCI Bridge的地址窗口,除非当上游总线的地址落进PCI Bridge的地址窗口中,PCI Bridge才相应此地址并向下流总线转交。

2 双机通讯的具体实即兴

本节以Motorola公司供的CPX8000系列工控机为例,绍介了怎样经过CPCI总线实即兴双机间的通讯。如图2所示,两个SBC经过背板上的CPCI总线实即兴了物理上的连接。如其两个SBC能行相互拜访敌手的内存, 就可实即兴两者间的数据交流动。以体系处置机板(System Processor Board,又称主机板)拜访非体系处置机板(Non-system Processor Board, 又称子机板)内存为例,绍介双机通讯的具体实即兴。本方案已在Lynx及VxWorks实时操控体系上实即兴。

在图2中,主机板CPU若要拜访子机板中的1MB内存单元,务必将这块内存映照到主机板CPU的杜撰地址当空中,可以经过对主机板、子机板、主机板与子机板的接口配备来达成目标。此1MB的内存单元可被映照到两样的地址当空(如CPU杜撰地址当空、物理地址当空、本土PCI地址当空、体系CPCI地址当空等),映照地址也各不相通。在图2中,对此1MB内存的起首单元在两样地址当空中的映照地址,区别用标记A1、A2、…A7体现。

图2 数据通讯规律图

2.1 子机板的配备

(1)调用内核内存分派函数申请1MB的内核杜撰地址当空,获得申请当空的开端地址A7。

(2)依据操控体系的内存映照相干,获得杜撰地址A7的物理映照地址A6。

(3)Raven ASIC是一个Host-to-PCI Bridge, 因Processor Bus不是一个准则总线,因而经过Raven将其替换为PCI总线,以挂接各类PCI装备。CPU和Raven一齐组成了一组套片(chipset),相配应用。依据Raven的设置,博得物理地址A6在Local PCI Bus的映照地址A5。

(4)21554是一PCI-to-PCI Non Transparent Bridge,并可举行双向数据转交。经过其里面的两个配备存器,将其地址窗口的大小设为1MB;地址窗口的起首地址在Local PCI Bus端设为A5。   

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