SpW-part1 (Технология SpaceWire для параллельный систем и бортовых распределенных комплексов), страница 2

Адрес назначения паке&диционный для современных сетевых структур сетевой кон& та – это список из одного или нескольких идентификаторов, ка&троллер, Network Interface Controller – NIC). Контроллер линка ждый длиной в один символ, который определяет либо мар&управляет соединением и потоком данных в канале, обнаружи& шрут, либо логический адрес узла назначения.Формат пакета с адресом места назначения ориентированвает рассоединение, восстанавливает соединение после сбоеви др. Как правило, весь стек протоколов SpaceWire до сетевого на передачу пакета через сеть из маршрутизаторов. Именноони в основном и обрабатывают заголовок с адресом назначе&уровня включительно реализуется внутри контроллера линка.Узел&абонент принципиально отличается от коммутатора ния пакета.

Если же пакет передается между двумя абонента&тем, что трансляция данных между его линк&портами, при не& ми, связанными прямым каналом (точка&точка), то поле адресаобходимости, возможна только под управлением хост&устрой& назначения может быть и пустым.Полезная нагрузка – это данные, т.е.

информация, переда&ства (т.е. реализуется программно), а трансляция управляющихкодов (например, маркеров времени) не производится. Напро& ваемая от источника к узлу назначения. Закрывает пакет мар&тив, маршрутизирующий коммутатор обеспечивает непосред& кер конца пакета, указывая также, является ли пакет правиль&ственную передачу трафика между своими входными и выход& ным (EOP, End of Packet) или транслируется с уже обнаружен&ной ошибкой (EEP, Error End of Packet).ными портами.Размер пакета не нормирован стандартом, на практике егоВ сетях SpaceWire могут образовываться и структуры из од&них узлов&абонентов с прямыми связями между ними, без ком& ограничивают только абоненты коммуникационной сетимутаторов.

Однако полноценная сетевая коммуникационная ин& SpaceWire и особенности прикладных задач. Процедуры комму&фраструктура, с адресуемыми узлами&абонентами и с эффек& тации пакетов через маршрутизирующие коммутаторытивной организацией потоков пакетизированной информации и SpaceWire не чувствительны к длине пакета: пакет любой дли&управляющих кодов, возможна только с использованием мар& ны будет скоммутирован и передан через коммутаторSpaceWire.шрутизирующих коммутаторов.Кодировка символовПакеты формируются последовательностью так называемыхсимволов – элементарных структур данных в стандартеSpaceWire.

SpaceWire использует модифицированный протоколуровня символов, определенный в IEEE1355&1995. Определенысимволы данных и символы управления (рис.5.). Они имеютразную длину в битах, что позволяет экономить пропускнуюспособность канала при передаче управляющих кодов.Байт данных при передаче по каналу SpaceWire кодируется10&битным "символом данных" (рис.5). К 8 битам исходногобайта данных добавляется бит признака символа данных и битконтроля четности. Первый разряд любого символа – это битконтроля четности (Р). За ним следует флаг типа символа (дан&ных или управления, 0 или 1 соответственно).

Символы пере&даются по линку SpaceWire младшими битами (lsb) вперед.В стандарте SpaceWire предусмотрено четыре символауправления – конец пакета (ЕОР), конец пакета с ошибкойСТРУКТУРЫ ДАННЫХПакетыСтандарт SpaceWire предусматривает двунаправленную пере&дачу информации с коммутацией пакетов. Передаваемая ин&формация – непрерывные потоки информации или сообще&Сетевой контроллерLVDSDFIFOПередатчикSSАвтоматуправленияDDПриемникSИнтерфейсDХостсистемаFIFOSРис.3. Узел SpaceWireЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/200666Символ данныхP0X X X X X0 1 2 3 4LSBФлаг типа символаБит контроля четностиX5X6X7MSBСимволы управленияP100FCT символ управления потокомP101ЕОР - конец нормально принятого пакетаP110ЕЕР - конец пакета с ошибкойP111ESC символ расширенияESCFCT10100Маркер NULLРис.5.

Формат символов(ЕЕР) (он нужен, чтобы пометить пакет, заведомо содержащийошибки, например из&за разрыва соединения при его переда&че), символ управления потоком (FCT, Flow Control Token) исимвол расширения (ESC). Символ расширения ESC использу&ется для создания дополнительных управляющих кодов. В част&ности, сочетание символов ESC и FCT образует NULL&код, ко&торый всегда транслируется, если в канале не передаются сим&волы данных и управления (это позволяет сохранять активностьканала и определить ошибку рассоединения).Не все символы передаются в пакетах. По этому признаку67стандарт SpaceWire их подразделяет на обычные (N&Char, nor&mal&characters) и символы соединения (L&Char, link&characters).К L&Char относятся символы контроля потока FCT и расширенияESC.

В пакеты входят только N&Char, к которым относятся сим&волы данных, а также символы конца пакета ЕОР и ЕЕР. Соот&ветственно, хост&устройство направляет в контроллер линкатолько пакеты данных и признаки их окончания. Контроллерлинка автоматически кодирует байты данных в 10&битные сим&волы, формирует маркеры конца пакета ЕОР/ЕЕР, а также сим&волы управления. Принятые символы управления FCT и ESC об&рабатываются автоматом управления контроллера линка ив хост&устройство не передаются.Бит проверки четности для каждого передаваемого символаподдерживает надежность функционирования канала. Полеконтроля для бита четности включает 8 предшествующих битданных (если предыдущим был символ данных) или два битасимвола управления, собственно бит четности и следующий заним флаг типа символа (рис.6).

Бит четности устанавливаетсятак, чтобы сумма всех единиц в поле контроля была нечетной.Бит контроля четности формируется непосредственно в пере&датчике и зависит от предыдущих символов, поэтому хост&уст&ройство не задает и не проверяет этот бит – все это делаетконтроллер линка.Таким образом, функциональные устройства КБО макси&мально освобождены от коммуникационных функций. Им дос&ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 5/2006МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКАСимвол данныхP0XXXXXEOPXXXПоле контролячетностиP1редавать символов не больше, чем позволяет поместить буферприемника, о чем последний и сообщает посредством FCT.На уровне обмена регулируется и очередность передачисимволов в канал, обеспечивая приоритетность передачиуправляющих кодов, в том числе маркеров времени и кодовпрерывания/подтверждения.

Управляющие символы L&Char иуправляющие коды передаются, не дожидаясь завершениятрансляции очередного пакета – они как бы разрезают потокданных, обеспечивая тем самым независимость передачиуправляющих кодов от общей загрузки сети. Все эти действиявыполняются автоматом управления в контроллере линка и нетребуют вмешательства пользователя.FCT01P100Поле контролячетностиРис.6.

Принцип установки бита контроля четноститаточно выделить передаваемые данные в пакет (отметив егоконец) и указать его получателя. Все остальные задачи переда&чи данных берут на себя контроллеры линков SpaceWire.Управление соединениемУровень обмена в сети SpaceWire обеспечивает инициализациюи перезапуск DS&линка, управление потоком данных междуVin+двумя узлами, обнаружение ошибок и сбоев (контроль четно&Импеданслинии ~100 Омсти, рассоединения и др.), выполнение процедур восстановле&ДрайверПриемникВходния соединения.ВыходПосле того, как соединение установлено, оно поддерживает&VinR = 100 Омся постоянной передачей по нему символов данных, управляю&Vccщих кодов, а при их отсутствии – кодов NULL. Если сигналы3,5 мАв линке не изменяются в течение 850 нс, это рассматривается+как разрыв соединения (отсюда – и требование на минималь&ную скорость передачи 2 Мбит/с).

Соединение может разры&+ваться контроллером линка по команде хост&системы (если неДрайвернужно передавать данные), а после вновь устанавливаться.Приемник+100 ОмПредусмотрена возможность запуска соединения по инициати&ве одного из абонентов (режим Autostart): по получении кодаNULL второй абонент автоматически, без команды со сторонысвоей хост&системы, стартует и входит в соединение.Рис.8. LVDS7метод передачи сигналовУчитывая суровые условия, сложную помеховую обстановкуи возможные интенсивные внешние воздействия на борту кос& ЗВЕНО ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХмических аппаратов и аналогичных систем, на которые ориен& Кодирование битового потокатирован стандарт SpaceWire, разрыв и последующее автомати& Символы для передачи по последовательному каналу преобра&ческое восстановление соединения является штатной ситуаци& зуются в последовательность битов.

Битовые потоки информа&ей, обрабатываемой автоматически на уровне обмена. При раз& ции обычно подвергают специальной кодировке для эффектив&рыве соединения абоненты автоматически выходят на новое ус& ного формирования электрических сигналов передатчиком пе&тановление соединения, после чего передача информации про& редающей стороне и их надежного детектирования и распозна&должается.вания на стороне приемной.В SpaceWire на сигнальном уровне используется DS&кодиро&Управление потоком данных в сети во избежание переполне&ния буферов приемников реализуется с помощью символов вание (Data&Strobe coding), близкое к используемым в стандар&управления потоком FCT.

Каждый переданный символ FCT ука& тах IEEE 1355&1995 [4] и IEEE 1394&1995 (FireWire) [7]. При DS&зывает на то, что в буфере приемника есть место для приема кодировании данные передаются по линии данных (D) в пря&8 символов данных (N&Char). Узел может послать сразу несколь& мом коде, в то время как сигнал на линии строба (S) изменяетко символов FCT, но не свыше 7. Передатчику не разрешено пе& свое значение каждый раз, когда данные остаются неизменны&ми в очередном битовом интервале (рис.7). Таким образом,Данные 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0в каждом такте меняется один из сигналов – либо D, либо S.DS&кодирование обладает свойством самосинхронизации: вDDS&сигналах закодирован синхросигнал, который восстанавли&вается на приемной стороне элементарной операцией "исклю&Sчающего ИЛИ" (XOR) над сигналами D и S.