CPCI总线的分布式系统设计应用

据传输流程如图2所示：

图2 数据传输流程图

3. 关键技术

    3.1 报文存储的“抽屉机制”

    系统中各板卡共用一条CPCI总线，我们提出基于“抽屉机制”的报文存储策略，以保证板卡间数据无干扰传输。在板卡加入系统的初始化阶段，系统板为总线上每块板卡分配独立的PCI总线地址区间，其他板卡向其发送数据时将数据写往指定地址区域。一块板卡会接收来自不同板卡的数据，为避免各板卡往同一基址发送数据所引起的干扰，同一板卡地址区域内又为其他板卡分配大小相同的独立读写空间，我们将它命名为“抽屉”。这样来自某板卡的数据会被送到其对应“抽屉”，每次数据依序存放而非覆盖，以保证板卡数据处理时间。当数据长度超出抽屉剩余空间时，则似环状buffer从头开始存放。“抽屉机制”如图3所示，左边方块代表总线上不同板卡，右边则是PCI总线地址空间。板卡B对应地址范围从a点到e点，其中ab点之间空间仅用于板卡A向B进行数据传送，bc点之间空间仅用于板卡C向B进行数据传送，以此类推。

图3 板卡数据接收“抽屉”

    基于这种报文存储机制，我们定义几种地址表来维护数据传输相关地址信息。系统板上维护有静态的基址表，记载为每个卡槽上板卡预先分配的基址。所有板卡上都维护有板卡地址映射表和传输地址偏移表。板卡地址映射表为一个结构数组，数组中各项分别代表一个卡槽，里面包含板卡名称、卡槽号、基址和地址范围等地址信息以供数据传输时配置所用，其数据结构如下：

    typedef struct _BUS_ADDR_MAPPING_INFO｛

    char board_name[BOARD_NAME_LENGTH];

    int slot_number;

    unsigned long base_addr;

    unsigned long range;

    ｝BUS_AddrMapping_Info， ＊P_BUS_AddrMapping_Info;

    传输地址偏移表为一无符号整型数组，用于记录板卡间数据传输时各板卡的地址偏移，初值均为零，每次传输完毕，接收板卡的地址偏移就增加当次数据传输长度，当地址空间不足以存放即将传输的数据时，则将偏移地址设为零，重新从区域起始处写入。其数据结构定义如下：

    u32 current_offset_table[NUM_OF_SLOT] = ｛0，0，0，0，0，0，0，0｝;

    3.2 数据传输实现

    我们定义了一种数据结构IPH（Internal Packet Header），包含数据类型、长度、来源卡槽号等属性，在传输数据前作为包头对报文进行封装，以便接收方解析包头后能根据数据业务类型区分处理。主要IPH类型有板卡配置信息，端口注册信息，路由信息，未知数据类型等。定义数据结构iph_attr区别不同IPH_info类型，位于数据包首，其数据结构如下：

    typedef struct _IPH_ATTR ｛

    u32 board_id; /＊from which board＊/

    int iph_type; /＊datagram type＊/

    unsigned long length; /＊datagram length（without IPH）＊/

    ｝IPH_ATTR， ＊P_IPH_ATTR;

    针对各种类型IPH信息又分别定义不同数据结构，在数据包头中依次存放于iph_attr结构之后。

    发送数据时，对数据进行IPH封装，根据前述的板卡地址映射表选择目的PCI地址，再调用总线接口函数完成数据传输。发送方通过写接收板卡桥芯片的mailbox寄存器，将传输地址及数据长度信息通知接收方，产生中断触发接收。PLX桥芯片支持local总线对PCI总线的直接访问，它有8个mailbox寄存器，前四个能产生中断，每个mailbox32位，传输地址和数据长度信息分别使用mailbox i 和mailbox i+4配合工作，这样接收方收到两个参数时会产生一次中断，进行数据接收[5]。这种机制使接收处理具有四个服务窗口，提高了系统吞吐量。

    接收板卡PLX芯片的mailbox被写入参数即产生本地中断检查 “抽屉”，产生中断前，数据实际上已被发到目标板卡上了。中断服务程序为接收端维护一个数据队列，它读取mailbox中的信息，分析地址