基于RapidIO的雙主機節點(diǎn)嵌入式系統互聯(lián)設計

(2)STATUS rioMapInb(UINT32 lstart，UINT32rstart，UINT32 size，UINT32 flags)rioMapInb映射大小為size的本地地址lstart到RapidIO空間地址rstart;

(3)STATUS rioMapOutb4(UINT32 lstart，UINT32rstart，UINT32 size，UINT32 tid0，UINT32 tid1，UINT32tid2，UINT32 tid3，UINT32 flags)

rioMapOutb一次只能映射一個(gè)外部節點(diǎn)的內存空間，為了提升軟件效率，使用rioMapOutb4接口一次性對4個(gè)外部節點(diǎn)進(jìn)行映射。

2.3 網(wǎng)絡(luò )通信

RapidIO的網(wǎng)絡(luò )通信主要有消息、門(mén)鈴、Nread和Nwrite等方式。軟件中使用的函數接口如下：

(1)void rioSendMsg(BYTE localPort，BYTEmailBox，BYTE dstID，BYTE*msgPtr，WORD len)rioSendMsg函數接口用來(lái)在兩個(gè)處理部件之間發(fā)送消息，loealPort為本地RapidIO端口號，mailBox為郵箱號，dstID為目標RapidIO ID號，msgPtr為消息內容數組指針，len為消息長(cháng)度。

(2)void rioSendDoorbell(BYTE localport，BYTEdstPortID，WORD data)rioSendDoorbell函數接口發(fā)送門(mén)鈴信息，門(mén)鈴信息一般用于處理器間的中斷。Localport為端口號，dstPortID為目標端口號，data為16位門(mén)鈴信息。

(3)DWORD rioDmaNread(BYTE chan，DWORDlocaladr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)應用程序調用rioDmaNread接口進(jìn)行Nread操作，rioDmaNread接口調用DMA控制器直接從RapidIO空間讀取數據塊到本地內存空間。

(4)DWORD rioDmaNwrite(BYTE chan，DWORDlocaladdr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)應用程序調用rioDmaNwrite接口進(jìn)行Nwrite操作，rioDmaNwrite接口調用DMA控制器直接將本地內存空間的數據塊寫(xiě)到RapidIO空間上。

(5)DWORD rioDmaTransfer(BYTE ehan，DWORDsouraddr，DWORD desaddr，DWORD datasize，DWORDphyNextDescPtr)rioDmaTransfer接口實(shí)現DMA傳輸功能，該接口使用了DMA中斷功能，有阻塞，當DMA沒(méi)有完成時(shí)不會(huì )退出。

2.4 Rapidio網(wǎng)絡(luò )故障恢復

在實(shí)際應用中，RapidIO網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)可能出現故障，需進(jìn)行重啟操作。重啟后的節點(diǎn)，其硬件配置均回到最初狀態(tài)，RapidIO部分功能(節點(diǎn)ID等)需要進(jìn)行重新初始化，因此需進(jìn)行RapidIO網(wǎng)絡(luò )的故障恢復。

RapidIO網(wǎng)絡(luò )的故障恢復具有以下3種基礎形式：

(1)普通節點(diǎn)的故障恢復。主節點(diǎn)或從節點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò )的初始化即可恢復普通節點(diǎn)的RapidIO網(wǎng)絡(luò )故障。

(2)從節點(diǎn)的故障恢復。需要主節點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò )的初始化。

(3)主節點(diǎn)的故障恢復。主節點(diǎn)自動(dòng)恢復后從節點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò )的初始化。

在某些情況下，由于芯片上RapidIO控制器的問(wèn)題，主節點(diǎn)無(wú)法進(jìn)行自身的自動(dòng)恢復。因此，在故障恢復的第3種基礎形式中，僅能使用從節點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò )的初始化這種方式恢復主節點(diǎn)的故障。在這種情況下，主節點(diǎn)和從節點(diǎn)之間需要具有通信機制，使得主節點(diǎn)能夠將其發(fā)生故障的事件通知給從節點(diǎn)，從而觸發(fā)從節點(diǎn)進(jìn)行一次RapidIO網(wǎng)絡(luò )的初始化，完成主節點(diǎn)的故障恢復。主節點(diǎn)和從節點(diǎn)之間需要具有通信機制，由于主節點(diǎn)和從節點(diǎn)同屬于一塊板卡，且之間具有互相的中斷觸發(fā)功能，因此使用中斷觸發(fā)方式完成主節點(diǎn)和從節點(diǎn)之間的故障通知。

3 系統驗證

完成系統和驅動(dòng)軟件的設計后，在具體應用環(huán)境中對系統的功能和性能進(jìn)行驗證。

3.1 功能驗證

系統采用主從方式初始化，系統上電后，兩個(gè)CPU各自調用初始化函數進(jìn)行系統初始化，先運行的CPU自動(dòng)設置為主節點(diǎn)，后運行的CPU和網(wǎng)絡(luò )上的其他設備為從節點(diǎn)，主節點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )枚舉發(fā)現系統中的其他從節點(diǎn)，從而完成網(wǎng)絡(luò )配置。系統驗證了如下功能：

(1)RapidIO網(wǎng)絡(luò )動(dòng)態(tài)接入和故障恢復功能，RapidIO網(wǎng)絡(luò )能夠動(dòng)態(tài)接入其他網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)并且完成對新接入節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )配置，同時(shí)系統具備故障恢復功能。

(2)傳輸1.25 Gbit·s-1、25 Gbit·s-1、3.125Gbit·s-1，3種速率時(shí)的高速RapidIO信號，3種工作速度可通過(guò)軟件動(dòng)態(tài)配置。

3.2 性能驗證

為了驗證網(wǎng)絡(luò )傳輸性能，選取RapidIO網(wǎng)絡(luò )中的兩個(gè)主機節點(diǎn)進(jìn)行通信功能測試。RapidIO端口工作在4x模式下，速率為3.125Gbit·s-1，測試傳輸不同大小的包時(shí)Nread和Nwrite的傳輸帶寬，實(shí)際的傳輸帶寬如表1所示。

從表中可看出，RapidIO實(shí)際的傳輸速率和理論傳輸速率之間有一定的差距。當單包數據為128 Byte時(shí)，數據傳輸速率比較低。隨著(zhù)包的大小增加，傳輸速率也在增加，但是速率增長(cháng)趨勢變緩。當單包數據為4kB時(shí)，RapidIO的傳輸速率是最高的，此時(shí)NWRITE的傳輸帶寬為720.5 Mbit·s-1，NREAD的傳輸帶寬為716.8/Mbit·s-1。

4 結束語(yǔ)

RapidIO是一種高效、穩定、低成本的系統互聯(lián)總線(xiàn)，為新一代高性能嵌入式系統互聯(lián)提供了良好的解決方案。本文介紹了一種基于RapidIO的具有雙主機節點(diǎn)的嵌入式系統互聯(lián)設計與實(shí)現方案，系統中兩塊PowerPC主控制器采用主從方式工作，并通過(guò)TSI578交換機連接外部的其他系統，該設計性能穩定可靠，能夠滿(mǎn)足并行分布式系統的高速數據傳輸需求，具有廣泛的應用前景。