采用上位機與FPGA開發板的光纖通道接口適配器設計

隨著存儲技術的迅速發展，存儲容量得到了迅速的增長，存儲系統的數據傳輸速度成為了主要的瓶頸。光纖的傳輸具有其速度上的優勢，然而，在光纖傳輸要受到光纖通道接口的限制，因此光纖通道應用于高速數據傳輸的一個關鍵技術問題是接口的設計問題，本文對有效地解決高數據傳輸在接口處的瓶頸具有現實意義。

　　1 方案設計

　　完整的實現要包含PC機軟件編程、Virtex-5開發板的底層鏈路實現。PC機的軟件編寫主要實現鏈路的創建注銷控制、數據的組幀、數據的傳輸控制、傳輸過程中的顯示;VirteX-5開發板主要實現數據的鏈路貫通、支持上位機所定義的幀結構的傳輸過程。

　　如圖1所示，接口適配器功能實現過程主要包含協議的正確理解，按照協議的幀結構和數據結構的組織、具體的實現模塊的設計與編寫、結合VirteX-5底層鏈路的貫通實現光纖通信接口適配器功能。

　　2 設計的具體實現

　　2.1 協議的分析與與裁剪

　　針對不同的應用環境應當對FC協議進行適當的裁剪，盡可能地有效利用協議標準。FC協議是一個具有五層組成的協議體系。包括：FC-0層、FC-1層、FC-2層、FC-3層、FC-4層。

　　各層的功能分別為：

　　(1)：FC-O：主要規定了物理接口，包含傳輸介質，收發器及接口等。

　　(2)FC-1：8 B/10 B編碼;串化解串;比特與字同步。

　　(3)FC-2規定了光纖通道的傳輸機制：

　　有序集的檢測與識別;FC端口狀態機;幀的發送與接收，幀接收時要進行有效性檢查;流量控制;幀管理;交換與序列管理;數據幀與響應;多播與廣播;分段與重組;差錯檢測與回復。

　　(4)FC-3：基本鏈路服務;擴展鏈路服務;查詢組。

　　(5)FC-4：映射上層協議，本文主要是映射MILstd-1553B協議。

　　2.2 軟件編程中各模塊的代碼的設計

　　軟件實現的設計部分：GUI模塊設計、設備抽象層的設計、任務處理模塊的設計、FC的協議及物理功能模塊的設計。

　　(1)GUI部分主要是顯示作用，可以對接口適配器的相關參數進行設置和界面顯示。GUI模塊設計內容有：整體界面、鏈路參數區、鏈路建立區、信息顯示區。

　　(2)設備抽象層的設計。該部分在于屏蔽下層不同物理設備間的差異;提供較為簡便的方式，使上層模塊同邏輯進行通信。本層需要提供對上層支持的設備操作接口及在內部通過封裝WinDriver驅動提供的功能接口，實現對上層的功能支持。

　　(3)任務處理模塊的設計。主要實現對鏈路和數據各自的不同的任務操作情況。鏈路數據區與文件數據區分別需要保存各自的任務數據及狀態，另外，它是 GUI模塊變更LIST的依據，從而還需要保存下層協議所具備的狀態及數據。

　　(4)FC協議及物理功能模塊的設計。該部分主要描述任務發送協議與鏈路建立協議。