[发明专利]FPGA片间互连的Crossbar交换单元设计方法

摘要

本发明公开了一种FPGA片间互连的Crossbar交换单元设计方法，主要解决现有专用大容量Crossbar交换单元受PFGA芯片资源限制的问题。其实现方案是：确定数据帧要去往的交叉节点位置；再根据交叉节点位置搬移数据帧：若交叉节点位于本芯片，直接将数据帧搬移至本芯片的交叉节点，若交叉节点位于另一个芯片，先将其送至内帧成帧模块添加必要帧信息，再通过Aurora协议的高速串行收发器GTX传输至另一个芯片的内帧拆帧模块；内帧拆帧模块解析帧信息后将数据帧搬移至另一个芯片中的交叉节点。本发明能支持FPGA片间互连，减小芯片资源对交换容量的限制，降低单片FPGA资源的占用比例，可用于专用大容量交换机。

主权项

1.一种FPGA片间互连的Crossbar交换单元设计方法，其特征在于，包括如下：(1)确定数据帧要去往的交叉节点位置：(1a)根据公平轮询调度算法轮询4个输出端口，选择状态指示为1的输出端口；(1b)根据绝对优先级调度算法轮询所选输出端口下包含的8个优先级队列，从中选择一个非空队列；(1c)判断非空队列对应的交叉节点缓存是否空闲：若空闲，则出队调度成功，并将调度信息写入对应优先级的出队调度信息FIFO中；否则，等待直到该节点空闲；(1d)根据绝对优先级调度算法轮询8个优先级的出队调度信息FIFO，从中选择一个非空出队调度信息FIFO，对其进行读取并解析，获得目的端口号；(1e)根据目的端口号，确定数据帧要去往的交叉节点的位置：若目的端口号为1、2中的任意一个，则数据帧要去往的交叉节点在第一个FPGA中；若目的端口号为3、4中的任意一个，则数据帧要去往的交叉节点在第二个FPGA中；(2)获取要添加的6个帧信息参数：单/多播标志位、优先级、帧长、交叉节点比特码表、总线比特码表参数、输出端口比特码表；(3)对数据帧添加获取的6个帧信息参数：(3a)设交换单元基于两个FPGA芯片，共4个端口，每个FPGA芯片都包括一个用于添加帧信息的内帧成帧模块及一个用于解析帧信息的内帧拆帧模块；(3b)建立端口与总线的对应关系：设置4条总线用来传输数据，将端口号为1的端口数据用第一条总线传输，将端口号为2的端口数据用第二条总线传输，将端口号为3的端口数据用第三条总线上进行传输，将端口号为4的端口数据用第四条总线传输；(3c)将从端口进来要去往另一个FPGA交叉节点的数据帧送至芯片上的内帧成帧模块，内帧成帧模块在该数据帧前添加(2)获取的6个帧信息参数，生成新的数据帧；(4)将新的数据帧送至另一个FPGA由另一个FPGA上的内帧拆帧模块解析帧头信息，获取(3)添加的6个帧信息参数；(5)根据(4)中获取的6个帧信息参数中的总线比特码表参数，确定数据帧对应的总线，即将总线比特码表参数中为1的比特位确定为数据帧对应的总线；(6)根据(4)中获取的6个帧信息参数中的交叉节点比特码表参数，确定数据帧对应的交叉节点，即将比特码表参数中为1的比特位确定为数据帧对应的交叉节点，并将数据帧搬移至(5)所确定总线上的对应交叉节点；(7)根据(4)中获取的6个帧信息参数中的输出端口比特码表参数，确定数据帧对应的输出端口，即将输出端口比特码表参数中为1的比特位确定为数据帧对应的输出端口，并将交叉节点处的数据帧搬移至对应输出端口。