光纖反射內(nèi)存網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

高實(shí)時(shí)性低開銷網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目前主流公開的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如以太網(wǎng)所使用的TCP/IP協(xié)議雖然功能完備、運(yùn)行穩(wěn)定，但其傳輸機(jī)制和服務(wù)方式都比較復(fù)雜冗余，實(shí)時(shí)性較差，不適合于多實(shí)時(shí)性有較高要求的領(lǐng)域。

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)通訊協(xié)議要在保證高實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性前提下，降低協(xié)議的復(fù)雜度。在保證網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)和傳輸穩(wěn)定性的前提下，盡量提高系統(tǒng)的傳輸性能、實(shí)時(shí)性及相應(yīng)速度。同時(shí)要有完整的錯(cuò)誤處理機(jī)制，在錯(cuò)誤發(fā)生的情況下保證錯(cuò)誤不蔓延，有良好的自愈能力。

邊收邊轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式實(shí)現(xiàn)低延時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

在協(xié)議控制器設(shè)計(jì)上采用RFMMA(Reflective Memory Multiple Access)基于反射內(nèi)存的多模式存取技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)、IO、命令、中斷等多種數(shù)據(jù)傳輸模式。

在協(xié)議實(shí)現(xiàn)上，即協(xié)議控制器的設(shè)計(jì)上，要采取低延時(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略，將轉(zhuǎn)發(fā)延遲控制在1us以內(nèi)，這個(gè)對(duì)協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)提出了很高的挑戰(zhàn)。主要采用此一下方法：1）采用邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式，不采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，減小數(shù)據(jù)在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上的轉(zhuǎn)發(fā)延遲，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。2）在協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，壓縮信息頭的長度，并將重要信息都放在信息頭前面，以方便轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)進(jìn)行快速判斷。3）設(shè)計(jì)了完備的數(shù)據(jù)幀回收機(jī)制，通過節(jié)點(diǎn)ID、傳輸計(jì)數(shù)器等方式保證了廢數(shù)據(jù)幀的可靠回收。同時(shí)，采用CRC校驗(yàn)碼校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。

一般的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)是都采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，轉(zhuǎn)發(fā)延遲過大，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的延時(shí)加大，實(shí)時(shí)性降低。采用即時(shí)收/轉(zhuǎn)（邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)）模式，在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，代替常用的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，只需4個(gè)時(shí)鐘周期便可完成判斷&轉(zhuǎn)發(fā)，典型數(shù)據(jù)幀是（長度256Byte）轉(zhuǎn)發(fā)延遲比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)縮短了30倍以上。實(shí)測延時(shí)小于0.6us。

光纖HUB的換網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)及數(shù)據(jù)監(jiān)測技術(shù)

利用高速開關(guān)陣列及FPGA集成的高速收發(fā)器，構(gòu)建一個(gè)開關(guān)陣列，通過開關(guān)陣列的切換，形成內(nèi)外雙環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸通路，是光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在邏輯上形成一個(gè)環(huán)形傳輸方式，并通過FPGA收發(fā)器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控及故障節(jié)點(diǎn)的自診斷自隔離。

高速電路設(shè)計(jì)及仿真驗(yàn)證技術(shù)

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)波特率2.5Gbps，電信號(hào)的這個(gè)數(shù)據(jù)通訊速率下傳輸，屬于高速電路設(shè)計(jì)。為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸、保證系統(tǒng)的電磁兼容性、信號(hào)完整性，對(duì)電路板PCB設(shè)計(jì)提出了較高的要求。為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，采用了Cadence公司的SigXplorer軟件進(jìn)行電路仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行多輪迭代來改進(jìn)設(shè)計(jì)。

反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)（RFM網(wǎng)絡(luò)）是基于環(huán)狀/星狀、高速復(fù)制的共享內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)。它支持不同總線結(jié)構(gòu)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且可以使用不同的操作系統(tǒng)來共享高速的，穩(wěn)定速率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

反射內(nèi)存可廣泛用于各種領(lǐng)域，例如實(shí)時(shí)的飛行仿真器、核電站仿真器、電訊、高速過程控制（軋鋼廠和制鋁廠）、高速測試和測量以及軍事系統(tǒng)。

與那些需要為附加的軟件開發(fā)時(shí)間，測試，維護(hù)，文檔，以及額外的CPU要求提供開銷的傳統(tǒng)的連接方法相比，RFM產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)提供了性價(jià)比極為優(yōu)越的高性能的選擇。

　　反射內(nèi)存的優(yōu)點(diǎn)：

■ 高速的、基于2.12G波特率的網(wǎng)絡(luò)，*傳輸速率可達(dá)174Mbyte/s；

■ 簡單易用；　　

■ 與操作系統(tǒng)和處理器無關(guān)；　　

■ 徹底省去軟件開發(fā)開銷和周期；　

■ 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸；　　

■ 可以與通用的計(jì)算機(jī)和總線連接；　

■ 比標(biāo)準(zhǔn)通信和技術(shù)更為優(yōu)越；　　

■ 極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲；　　

■ 簡單的軟件，較低的管理費(fèi)用和較高的抗*能力；　

■ 節(jié)點(diǎn)間距離可達(dá)10公里（單模）/300米（多模）。
　　反射內(nèi)存實(shí)時(shí)網(wǎng)的特點(diǎn)

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