[发明专利]一种节点互连系统链路检测电路的设计与FPGA实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路设计技术领域，具体地说是一种节点互连系统链路检测电路的设计与FPGA实现方法。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，为了满足人们的需求，高性能的计算机系统成为计算机领域的发展的基本要求，因此各种不同体系结构的多路CPU系统成为业界计算机系统设计的重点。同样随着集成电路技术的发展，为实现可重用性，功能模块级芯片、IP等大大缩短了设计周期，降低了设计风险和难度。这就存在着互联CPU、功能模块级芯片等节点之间的数据传输链路检测问题，链路检测从硬件上考虑传输故障，增加设计冗余，提高系统的利用率。

多路CPU、功能模块级芯片的系统中，节点互联间的链路检测可以定位硬件传输链路故障点，从而通过降低传输链路宽度，或者增加冗余设计等方法提高系统的利用率，大大降低成本，提高计算机系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种节点互连系统链路检测电路的设计与FPGA实现方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，充分考虑互联CPU的结构对传输链路物理特性的影响，采用模拟电路实现的方法，配置链路传输的电压摆幅特性，实现互联CPU传输链路的检测，实现过程中设计原理以及结构实现包括：发送端检测电路的原理实现，接收端检测电路的原理实现，检测电路原理仿真验证，检测电路FPGA实现，检测电路FPGA调试和FPGA平台硬件链路故障设置调试，具体步骤如下：

发送端检测电路的原理实现，采用隔置电容阻止发送端上拉电阻对链路电压摆幅的影响，当传输链路上置高电平或者被接收端拉低为低电平时，发送端的上拉电阻不会对链路电压摆幅产生影响；

接收端检测电路的原理实现，采用Xilinx RocketIO模块的下拉特性，通过配置RocketIO可编程电阻参数，实现链路的电平拉低检测；

检测电路原理仿真验证，采用软模型，通过仿真验证检测电路实现原理的正确性；

检测电路FPGA实现，是将发送端以及接收端检测电路完成FPGA实现，基于Xilinx Virtex-5系列FPGA芯片以及其它IO模块实现检测电路的FPGA实现；

检测电路FPGA调试是根据模型CPU的结构特征，配置链路特性，调试检测电路FPGA系统，达到符合设计目的的要求；

FPGA平台硬件链路故障设置调试是在链路检测电路FPGA实现的基础上，通过设置链路故障，调试检测电路动态检测故障并且通过冗余设计修复故障的特性。

本发明的有益效果是：发送端和接收端检测电路的原理实现，主要是指考虑系统互联节点的结构特点以及传输链路物理特性对硬件线路数据传输的影响，分别采用不同的原理结构实现发送方向和接收方向的链路检测，较少的器件应用节约了设计成本，XilinxIO模块的采用大大降低了设计难度和研发周期；检测电路原理仿真验证，主要是指采用软模型通过仿真验证链路检测电路原理设计的正确性，并且通过故障设置验证时钟冗余以及链路传输宽度降低等设计的正确性，软模型虚拟硬件电路的实现，为可靠性冗余设计的验证提供了平台；检测电路FPGA实现与调试，主要是指采用相关的硬件器件实现检测电路原理结构，并且设计冗余硬件以提高系统的可靠性，调试主要是指验证检测电路FPGA系统的实际可运行性，并且验证当实际链路发生故障时，系统冗余链路的替换功能以及传输宽度降低功能符合设计要求，能够达到提高系统可靠性的目的。这种互联节点间的传输链路设计所具有的上述优点，使得其弥补了传统的简单传输链路设计结构的不足，使其所带来的故障动态检查排除、高效实施等诸多特性，使其更适用于多互联节点的高性能计算机系统，因而具有非常广阔的发展前景，具有很高的技术价值。

附图说明

附图1多节点系统结构示意图；

附图2发送方向检测电路原理图；

附图3接收方向检测电路原理图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的内容以原理实现，软件仿真，硬件FPGA实现与调试，并且模拟发生传输链路故障，采用冗余替换或者传输链路宽度降低的方式修复故障来描述这一结构的实现过程。