[发明专利]一种动态可重构高速串行总线的DMA传输装置与方法

说明书

一种动态可重构高速串行总线的DMA传输装置与方法，其特征在于：所述动态可重构高速串行总线的DMA传输装置，包括PCIe总线控制器、DMA寄存器、总线操作控制器、主机读写控制器、总线访问控制器和总线通信控制器，通过对动态可重构高速串行总线数据访问与主机存储访问的并行执行，可以提高动态可重构高速串行总线与主机之间的数据传输效率。

技术领域

本发明涉及一种高速串行总线的数据传输方法及装置，尤其涉及一种动态可重构高速串行总线与主机之间的数据传输方法及装置。

背景技术

动态可重构高速串行总线(以下简称UM-BUS总线)是针对系统小型化与嵌入式一体化设计提出的一种能够将冗余容错与高速通信有机统一，具备远程扩展能力的高速串行总线。如图1所示，它采用基于MLVDS(Multipoint Low VoltageDifferential Signaling，多点低压差分信号)技术的总线型拓扑结构，支持多节点直接互连，最多可使用32条通道并发传输通信，通信速率可达6.4Gbps。在通信过程中，如果某些通道出现故障，总线控制器可实时地监测出来，并将数据动态分配到剩余有效通道上进行传输，实现动态重构，对通信故障进行动态容错。

UM-BUS总线采用主从命令应答的通信模式，通过总线数据包的形式进行信息交互。UM-BUS总线设备分为主控节点、从节点和监视节点，只有主控节点才能主动发起总线通信，从节点只能响应总线通信命令发送通信应答包，监视节点则不能向总线发送任何信息，只能对总线上的通信活动进行监听。

UM-BUS总线支持对总线节点的远程存储访问，支持存储器、IO和属性三个地址空间，存储器空间用于进行可缓冲的数据访问，属性空间用于存储节点的配置属性，IO空间用于访问实时变化信息。对存储器空间可以进行单字或256字读写访问，对IO空间和属性空间只能进行单字读写。UM-BUS总线单个字的大小是32位，共4字节。

对UM-BUS总线的访问都会转换为总线上传输的通信命令包和应答包进行信息交互。通信命令包与应答包分为长包和短包两种格式，统称为通信协议包，存储器256字读操作的应答包及存储器256字写操作的命令包采用长包格式，其它命令与应答均采用短包格式。UM-BUS总线通信协议包采用如图2所示的固定格式，包括命令头和数据两部分，短包只有命令头，长包则包括命令头和数据两部分。命令头部分共16字节，包括目标设备号、源设备号、命令/状态字、地址偏移、短包数据、响应命令字、执行状态字、命令头CRC；数据部分共1025字节，包括256字(1024字节)数据主体和一个CRC校验字节。

在应用时，UM-BUS总线需要通过常用的系统总线与主机处理器进行连接，主机通过系统总线访问UM-BUS总线通信控制器，完成对总线上其它节点的访问。在PC机系统中，目前常用的系统总线包括PCI、PCIe等。通常UM-BUS总线通信控制器等设备连接到PCIe总线上，PCIe主机只能直接访问通信控制器中的存储器及IO寄存器，要进行一次总线上其它节点的数据访问，必须通过对通信控制器中多个寄存器和存储器的写入构造一个通信命令，再启动通信控制器进行总线访问，然后主机通过查询或中断方式等待通信完成，再通过读取通信控制器的寄存器和存储器获得访问结果。要对总线节点进行大量存储器数据的访问，只能由软件循环执行上述访问，访问效率很低。

DMA是一种从存储器到存储器(或IO)的快速传输方法，不需要主处理器参与，DMA控制器会根据初始化设置，把存储器中的一块数据自动搬移到存储器的其它地址中，或搬移到固定的IO端口，反方向也可以。但目前的DMA操作技术都是针对固定的存储器和存储器(或IO端口)，没有跨总线进行传输的技术。具体而言，利用现有技术，可以在PCIe总线上，实现从主机内存到UM-BUS总线通信控制器缓冲区的DMA传输，也可以实现从UM-BUS总线通信控制器缓冲区到主机内存的DMA传输，但不能实现主机内存到UM-BUS总线上其它节点内存的DMA传输。这严重影响了基于UM-BUS总线的系统的数据访问速度，也会占用较多的处理器时间进行数据传输。