[发明专利]动态可重构总线监听系统中的通道健康状态记录装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式系统总线监听系统中通道健康状态记录装置，尤其涉及一种动态可重构总线中的通道健康状态记录装置。

背景技术

动态可重构总线(UM-BUS)是针对高可靠嵌入式应用场合所定义的一种基于M-LVDS的总线型拓扑结构的高速串行总线，如图1所示，采用总线型拓扑结构，支持多节点直接互连，最多可使用32条通道并发传输数据。如果某些通道出现故障，总线控制器可实时地检测出来，将数据动态分配到剩余有效的通道上进行传输，实现动态重构，对通信故障进行动态容错。

UM-BUS总线的通信协议模型如图2所示，从上到下依次为处理层、数据链路层、物理层。其中处理层负责对整个总线的管理、协议封装和对上层应用接口的转换。数据链路层又分为传输子层和MAC子层两部分，传输子层根据现存的有效线路对数据进行分组和动态重构。有效线路的信息由MAC子层通过链路检测提供。物理层是协议的最底层，它为数据通信提供传输媒体及互连设备，实现了网络的物理连接，完成了串并转换、8b/10b编解码、时钟同步等功能，为总线提供可靠的通信基础。

UM-BUS总线采用主从命令应答的通信模式，通过数据包的形式进行信息交互。总线上的节点按功能不同可划分为主节点、从节点及监视节点，一次通信过程只能由主节点发起并且由从节点响应，监视节点用于监视总线上的通信过程。如图3所示，数据通信时，在发送端，处理层从上层接口获得数据并存储到数据缓冲区，在传输子层根据MAC子层提供的有效线路信息将数据包动态均衡地分配到有效通道上，在物理层将分组数据包装后，经8b/10b编码成比特流发送到链路上。在接收端，物理层将收到的数据进行时钟同步、8b/10b解码、串并转换后，将通道数据解包，然后在传输子层根据MAC子层提供的有效线路信息 将数据进行动态组织并存储在数据缓冲区，最后由处理层交给应用层处理。

UM-BUS总线采用“命令-应答-确认”三段式通道故障检测算法，在复位后或出现故障时，由主节点启动对从节点进行总线通道健康状态检测过程。如图4所示，通道检测过程从时间上分为三个阶段：①检测命令发送阶段，主节点从所有总线通道上向被检测的从节点发送检测命令包，启动通道检测过程；②检测状态应答阶段，被检测的从节点从所有收到检测命令的总线通道上，向发起检测的主节点回送检测应答包；③检测结果确认阶段，主节点再从所有收到检测应答包的通道上，向被检测的从节点发送检测确认包。对于主节点，能够收到检测应答包的通道是健康通道；对于从节点，能够收到检测确认包的通道是健康通道。在规定时间内主节点没有收到从节点的检测应答包，或从节点没有收到主节点的检测确认包，均认为检测过程超时，通道不可用。通道检测完成后，参与检测过程的主、从两个节点依据检测信息包接收情况分别更新各自的通道健康状态表。

UM-BUS总线主、从节点中的健康状态管理基于节点到节点的通信要求，采用如表1的二维表格方式，可以向传输子层提供本节点与任何一个节点之间的通道可用情况。表1中，每行对应一个总线节点，表示它与本节点之间的通道可用情况，每列对应一个通信通道，存储通道的健康状态X，X为0表示通道不可用，为1表示通道可用。

表1节点的通道健康状态表

UM-BUS总线监视节点按图1所示的拓扑结构挂接总线上，对总线上的通信、检测等活动进行监听记录，并将记录的总线活动信息传送给后台处理器进行分类、分析，使得总线使用者能够全面地掌握总线各节点设备的工作情况，方便总线应用系统的调试与问题分析。总线监视节点只对总线上的活动进行监听记录，不能向总线发送信息。总线监视节点的核心由一个总线监听系统构成，其功能是对总线上所有通道进行监听，采集记录总线上各种通信过程、检测过程及其它活动过程的命令、状态、数据及时间等通信信息及工作状态数据。