一种基于afdx网络交换机芯片的分级发送调度电路结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于AFDX网络交换机芯片的分级发送调度电路结构，该发送调度电路结构，包括主机接口、交换通道开关逻辑、交换端口队列控制模块、主机队列控制模块、端系统队列控制模块、捕获队列控制模块及发送调度仲裁器。本发明可配置交换端口队列高低优先级缓冲区大小，同时调度主机接口、端系统数据请求，在保证端系统请求高优先级的情况下，公平调度交换端口的发送调度请求。
【专利说明】一种基于AFDX网络交换机芯片的分级发送调度电路结构
【技术领域】
[0001]本发明属于集成电路设计技术，涉及一种用于AFDX交换机的分级发送调度电路及调度方法。
【背景技术】
[0002]AFDX网络是新一代航空电子系统的传输网络技术，具有高速、确定性和稳定性的特点。
[0003]作为AFDX网络的重要组成部分，AFDX交换机按照AFDX标准要求采用存储转发形式进行设计，对每个端口的缓冲区数据大小、发送优先级等进行了限制和要求。由于采用存储转发形式，需要对交换过程的交换信息进行保存和调度，以完成对存储区域交换数据的读取和发送。传统方法采用链表形式实现对相关交换端口的队列信息管理，实现难度较大。
【发明内容】
[0004]为了解决现有的采用链表形式实现难度大的技术问题，本发明提供一种用于AFDX交换机的分级发送调度电路及调度方法，可以实现对交换端口、主机端口、端系统及捕获端口各类信息的出入队管理和分级调度，采用硬件实现，提高了运行效率，可满足基于AFDX标准的交换机对于交换端口缓冲深度、端系统调度高优先级，交换端口公平调度等一系列技术要求。
[0005]本发明的技术解决方案:
[0006]一种用于AFDX交换机的分级发送调度电路，其特殊之处在于:包括主机接口 29、交换通道开关逻辑30、多个交换端口队列控制模块1-24、主机队列控制模块25、端系统队列控制模块26、捕获队列控制模块27及发送调度仲裁器28 ;
[0007]所述主机接口 29同多个交换端口队列控制模块、主机队列控制模块25、端系统队列控制模块26分别连接；所述主机接口 29将主机端的寄存器配置信息传递给各模块；所述主机端的寄存器配置信息包括交换端口队列控制模块的高低优先级深度配置信息；所述多个交换端口队列控制模块、主机队列控制模块25、端系统队列控制模块26将各自缓冲区使用状态信息传递给主机接口 29 ；
[0008]所述交换端口队列控制模块包括交换端口队列子模块401及控制状态机子模块402，完成队列信息的存储、出队、入队管理及对交换通道做出响应，并向发送调度仲裁器28发起发送调度请求；
[0009]所述主机队列控制模块25包括一个队列缓冲及控制状态机子模块，完成队列信息的存储、出队、对交换通道的响应，并向发送调度仲裁器发起发送调度请求；
[0010]所述端系统队列控制模块26同多个交换端口队列控制模块连接；
[0011]所述端系统队列控制模块26、捕获队列控制模块27采用控制状态机实现，完成队列信息的存储、出队、对交换通道的响应，并向发送调度仲裁器28发起发送调度请求；
[0012]所述发送调度仲裁器28，采用状态机实现，对于端系统队列控制模块的请求优先调度，对于主机队列控制模块请求和捕获队列模块请求，等同与交换端口队列模块请求，采用轮询调度的方式进行处理；
[0013]所述交换通道开关逻辑30的输入端与多个交换端口队列控制模块I?24、主机队列控制模块25、端系统队列控制模块26和捕获队列控制模块27连接，所述交换通道开关逻辑30的输出端与外部交换通道连接。
[0014]上述主机接口包括高优先级发送缓冲深度配置寄存器、低优先级发送缓冲深度配置寄存器、高优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、主机接口接收缓冲满抛弃帧统计寄存器、接收捕获记录帧发送缓冲满抛弃帧统计寄存器、高优先级发送缓冲满抛弃帧总计数复位寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数复位寄存器、高优先级发送缓冲状态寄存器、低优先级发送缓冲状态寄存器、主机接口接收缓冲状态寄存器、发送捕获配置帧缓冲状态寄存器、接收捕获记录帧发送缓冲状态寄存器及发送捕获记录帧发送缓冲状态寄存器；
[0015]主机端在特定时序控制下访问主机接口 29的各状态寄存器，获取发送调度仲裁器发送调度的各类统计信息，用于控制整个AFDX交换机。
[0016]上述主机队列控制模块队列缓冲是采用FIFO实现的512深度的队列缓冲。
[0017]上述交换端口队列子模块采用2个深度为512的DPRAM实现。
[0018]上述控制状态机子模块402包含空闲状态、交换信息仲裁、交换信息读取、交换信息锁存、资源等待、响应、请求交换通道、端口相应及等待传输结束共8个状态；在各个状态中，完成与其他模块的交互。
[0019]用于AFDX交换机的分级发送调度方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0020]I)通过主机接口 29对交换端口队列模块高级优先级缓冲区大小进行设置；
[0021]2)当AFDX网络交换机开始接收交换数据时，交换调度信息开始入队，按照高低优先级存储到不同的信息队列中；
[0022]3)当信息队列不为空时，将交换调度信息进行出队操作，通过队列控制逻辑的相关状态机向发送调度仲裁器提出调度请求，发送调度仲裁器完成仲裁后，将调度信号提交给相关模块处理。
[0023]上述步骤I中对交换端口队列模块高级优先级缓冲区大小进行设置的具体步骤如下:交换端口队列控制模块1-24根据主机接口 29传递的高低优先级队列控制信息配置交换端口队列子模块401的高低优先级队列深度，当队列配置深度大于512时，深度设置为512，采用FIFO形式，交换端口队列在外部调用时，高优先级队列信息先于低优先级队列被读出。
[0024]本发明的有益效果:
[0025]1、本发明提供的基于AFDX网络交换机的分级发送调度电路结构，可以实现对交换端口、主机端口、端系统及捕获端口各类信息的出入队管理和分级调度，采用硬件实现，提高了运行效率，可满足基于AFDX标准的交换机对于交换端口缓冲深度、端系统调度高优先级，交换端口公平调度等一系类技术要求。
[0026]2、本发明通过队列缓冲和相关控制逻辑，可配置交换端口队列高低优先级缓冲区大小，同时调度主机接口、端系统数据请求，在保证端系统请求高优先级的情况下，公平调度交换端口的发送调度请求，满足AFDX交换机的实时调度要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明的一种基于AFDX网络交换机芯片的分级发送调度电路结构；
[0028]图2是交换端口队列控制模块实现结构；
[0029]附图标记说明:1-24-交换端口队列控制；25_主机队列控制；26_端系统队列控制；27_捕获队列控制；28_发送调度仲裁器；29_主机接口 ；30_交换通道开关逻辑；401-交换端口队列；402_控制状态机。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地表述。显然，所表述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0031]如图1所示，本发明提供一种基于AFDX网络交换机芯片的分级发送调度电路结构，包括主机接口 29、交换通道开关逻辑30、交换端口队列控制模块I?24、主机队列控制模块25、端系统队列控制模块26、捕获队列控制模块27及发送调度仲裁器28。其中，主机接口 29同交换端口队列控制模块I?24相连接；端系统队列控制模块26同所有的交换端口队列控制模块I?24相连接；交换端口队列控制模块1-24、主机队列控制模块25、端系统队列控制模块26、捕获队列控制模块27的请求信号连接到发送调度仲裁器28。
[0032]主机接口 29包括高优先级发送缓冲深度配置寄存器、低优先级发送缓冲深度配置寄存器、高优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、主机接口接收缓冲满抛弃帧统计寄存器、接收捕获记录帧发送缓冲满抛弃帧统计寄存器、高优先级发送缓冲满抛弃帧总计数复位寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数复位寄存器、高优先级发送缓冲状态寄存器、低优先级发送缓冲状态寄存器、主机接口接收缓冲状态寄存器、发送捕获配置帧缓冲状态寄存器、接收捕获记录帧发送缓冲状态寄存器及发送捕获记录帧发送缓冲状态寄存器，上述寄存器同各模块相连接，将主机端的寄存器配置信息传递给各模块，主要包括交换端口队列控制模块的高低优先级深度配置信息，各模块将缓冲区使用状态等信息传递给主机接口 29，主机端通过特定时序可访问各状态寄存器，获取发送调度的各类统计信息，用于控制整个交换系统。
[0033]交换端口队列控制模块1-24，包括交换端口队列子模块401及控制状态机子模块402，完成队列信息的存储、出队、入队管理及对交换通道做出响应，并向发送调度仲裁器发起发送调度请求，具体而言，如图2所示，交换端口队列控制模块1-24根据主机接口 29传递的高低优先级队列控制信息配置交换端口队列子模块401的高低优先级队列深度。交换端口队列子模块采用2个深度为512的DPRAM实现，当队列配置深度大于512时，深度设置为512，附加特定逻辑，交换端口队列在外部调用时，呈现FIFO形式，高优先级队列信息先于低优先级队列被读出。对于控制状态机子模块402，主要包含空闲状态、交换信息仲裁、交换信息读取、交换信息锁存、资源等待、响应、请求交换通道、端口相应及等待传输结束8个状态。在各个状态中，完成与其他模块的交互。
[0034]主机队列控制模块25，包括一个采用FIFO实现的512深度的队列缓冲，及控制状态机子模块，完成队列信息的存储、出队、对交换通道的响应，并向发送调度仲裁器发起发送调度请求。
[0035]端系统队列控制模块26、捕获队列控制模块27采用控制状态机完成队列信息的存储、出队、对交换通道的响应，并向发送调度仲裁器28发起发送调度请求。
[0036]发送调度仲裁器28，采用状态机实现，对于端系统队列控制单元的请求，优先调度，剩余队列控制模块的请求，采用轮询调度。将主机队列请求和捕获队列模块请求，等同交换端口队列处理。
[0037]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种用于AFDX交换机的分级发送调度电路，其特征在于:包括主机接口(29)、交换通道开关逻辑(30)、多个交换端口队列控制模块(1-24)、主机队列控制模块(25)、端系统队列控制模块(26)、捕获队列控制模块(27)及发送调度仲裁器(28); 所述主机接口(29)同多个交换端口队列控制模块、主机队列控制模块(25)、端系统队列控制模块(26)分别连接；所述主机接口(29)将主机端的寄存器配置信息传递给各模块；所述主机端的寄存器配置信息包括交换端口队列控制模块的高低优先级深度配置信息；所述多个交换端口队列控制模块、主机队列控制模块(25)、端系统队列控制模块(26)将各自缓冲区使用状态信息传递给主机接口(29)； 所述交换端口队列控制模块包括交换端口队列子模块(401)及控制状态机子模块(402)，完成队列信息的存储、出队、入队管理及对交换通道做出响应，并向发送调度仲裁器(28)发起发送调度请求； 所述主机队列控制模块(25)包括一个队列缓冲及控制状态机子模块，完成队列信息的存储、出队、对交换通道的响应，并向发送调度仲裁器发起发送调度请求； 所述端系统队列控制模块(26)同多个交换端口队列控制模块连接； 所述端系统队列控制模块(26)、捕获队列控制模块(27)采用控制状态机实现，完成队列信息的存储、出队、对交换通道的响应，并向发送调度仲裁器(28)发起发送调度请求；所述发送调度仲裁器(28)，采用状态机实现，对于端系统队列控制模块的请求优先调度，对于主机队列控制模块请求和捕获队列模块请求，等同与交换端口队列模块请求，采用轮询调度的方式进行处理； 所述交换通道开关逻辑(30)的输入端与多个交换端口队列控制模块(1-24)、主机队列控制模块(25)、端系统队列控制模块(26)和捕获队列控制模块(27)连接，所述交换通道开关逻辑(30)的输出端与外部交换通道连接。
2.根据权利要求1所述的用于AFDX交换机的分级发送调度电路，其特征在于:所述主机接口包括高优先级发送缓冲深度配置寄存器、低优先级发送缓冲深度配置寄存器、高优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数寄存器、主机接口接收缓冲满抛弃帧统计寄存器、接收捕获记录帧发送缓冲满抛弃帧统计寄存器、高优先级发送缓冲满抛弃帧总计数复位寄存器、低优先级发送缓冲满抛弃帧总计数复位寄存器、高优先级发送缓冲状态寄存器、低优先级发送缓冲状态寄存器、主机接口接收缓冲状态寄存器、发送捕获配置帧缓冲状态寄存器、接收捕获记录帧发送缓冲状态寄存器及发送捕获记录帧发送缓冲状态寄存器； 主机端在特定时序控制下访问主机接口(29)的各状态寄存器，获取发送调度仲裁器发送调度的各类统计信息，用于控制整个AFDX交换机。
3.根据权利要求1或2所述的用于AFDX交换机的分级发送调度电路，其特征在于:所述主机队列控制模块队列缓冲是采用FIFO实现的512深度的队列缓冲。
4.根据权利要求3所述的用于AFDX交换机的分级发送调度电路，其特征在于:所述交换端口队列子模块采用2个深度为512的DPRAM实现。
5.根据权利要求1所述的用于AFDX交换机的分级发送调度电路，其特征在于:所述控制状态机子模块(402)包含空闲状态、交换信息仲裁、交换信息读取、交换信息锁存、资源等待、响应、请求交换通道、端口相应及等待传输结束共8个状态；在各个状态中，完成与其他模块的交互。
6.用于AFDX交换机的分级发送调度方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)通过主机接口(29)对交换端口队列模块高级优先级缓冲区大小进行设置； 2)当AFDX网络交换机开始接收交换数据时，交换调度信息开始入队，按照高低优先级存储到不同的信息队列中； 3)当信息队列不为空时，将交换调度信息进行出队操作，通过队列控制逻辑的相关状态机向发送调度仲裁器提出调度请求，发送调度仲裁器完成仲裁后，将调度信号提交给相关模块处理。
7.根据权利要求6所述的用于AFDX交换机的分级发送调度方法，其特征在于: 所述步骤I中对交换端口队列模块高级优先级缓冲区大小进行设置的具体步骤如下:交换端口队列控制模块(1-24)根据主机接口(29)传递的高低优先级队列控制信息配置交换端口队列子模块(401)的高低优先级队列深度，当队列配置深度大于512时，深度设置为.512，采用FIFO形式，交换端口队列在外部调用时，高优先级队列信息先于低优先级队列被读出。
【文档编号】H04L12/863GK104486257SQ201410752969
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月9日 优先权日:2014年12月9日
【发明者】田泽, 安博锋, 张荣华, 楼晓强, 杨峰, 王泉 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所