[发明专利]航电ASM协议控制器

说明书

技术领域

本发明属于计算机硬件技术，涉及航电ASM协议控制器的硬件电路实现方法。

背景技术

新一代军用飞机航电系统选用以光纤通道FC作为机载统一网络，单节点传输速率为2Gb/s，用于传输消息、数据、图像等信息。

ASM是基于FC网络高层通信协议，具有确定性、安全性、低延时性的特点，主要用于航电系统主干通信网络。

ASM通信协议一般采用主机软件处理，占用大量的CPU处理资源、协议处理开销大。通信协议处理时间远远超过数据帧的传输时间，通信接口效率低、传输延迟大，难以发挥光纤通道高速传输优势，也无法满足航电系统通信确定性传输要求。

本专利采用纯硬件实现ASM协议处理和通信调度可满足实时控制应用领域的需要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种航电ASM协议控制器，其具体是提供一种高效的航电ASM处理和确定性调度的航电ASM协议控制器电路。

本发明的技术解决方案是：

一种航电ASM协议控制器，其特殊之处是，在光纤通道链路层上增加专用电路用于实现航电ASM协议处理和确定性消息调度管理；所述专用电路为ASM协议控制器电路，它包括：

(1)消息队列控制寄存器组，包括消息队列基地址QueueBase、队列深度QueueLen，头指针Head和尾指针Tail，消息最大长度MsgMaxLen；

(2)消息调度控制寄存器组，包括消息类型MsgType，消息调度周期Period；

(3)协议分片控制寄存器组，包括发送数据帧计数寄存器SendCnt和接收数据帧计数寄存器RecvCnt；

(4)发送调度控制；

(5)协议封装的控制单元，包括发送消息ID、目标地址、发送分片控制寄存器、协议封装控制逻辑；

(6)协议解析的控制单元，包括接收消息ID与消息队列映射表，接收分片信息，协议解析控制逻辑；

(7)发送DMA控制器；

(8)接收DMA控制器；

上述航电ASM协议控制器，其特殊之处是：包括在主机空间上开辟一片用于存放消息的存储区域，每个消息对应多个缓冲区，每个缓冲区的大小为消息的最大长度，同一个消息的多个缓冲区在逻辑上构成环形队列，消息队列控制组分别记录每个消息队列基地址、队列深度、队列的头指针、队列尾指针以及消息的最大长度。

上述每个消息环形缓冲区都有对应的队列头指针和尾指针，用于实现消息的存储管理；

消息发送时，主机向发送消息对应环形缓冲区写入消息，ASM协议控制器负责从发送消息对应环形缓冲区读取消息；

消息接收时，ASM协议控制器向接收消息对应的缓冲区写入消息，主机从接收消息对应的缓冲区读取消息；

所述具体队列管理如下：

消息写入时，写入者读取消息队列头指针Head、尾指针Tail以及队列深度QueueLen，当(Tail+1)％QueueLen＝Head，表示队列满，则丢弃消息，否则将消息写入到队尾，并将调整队尾指针，Tail＝(Tail+1)％QueueLen；

消息读取时，读取者读取消息队列头指针Head、尾指针Tail以及队列深度QueueLen，当Tail＝Head，表示队列满，则退出，否则从队头读取消息，并调整队头指针，Head＝(Head+1)％QueueLen。

上述每个发送消息对应一个消息类型和计数器，消息类型分别为紧急消息、周期消息和事件消息，当为周期消息时，按照计数器定义的周期发送消息，计数器精度为1us，32位宽。典型设置范围为：0.5ms、1ms、2ms……128ms，256ms，512ms，1024ms；计数器支持设置、复位和使能，当计数到0时，通知发送调度控制控制逻辑处理。

上述发送消息和接收消息数目的范围为1到512；典型设置范围：8到256。

上述的ASM协议控制器，其特殊之处是，消息的调度按照紧急消息、周期消息和事件消息的优先级顺序调度，对于紧急消息和事件消息，消息放入到队列后，即提交消息调度，而对于周期消息还必须等待消息对应的计数器计数到零，才能提交消息调度。

上述航电ASM协议控制器，其特殊之处是，协议封装的控制单元，根据消息控制信息读取消息内容，构建数据帧头和帧尾，形成数据帧，提交物理链路发送。当发送完成一个完整的消息更新队列头指针通知主机已完成消息的发送。