基于RapidIO的雙主機節點嵌入式系統互聯設計

(2)STATUS rioMapInb(UINT32 lstart，UINT32rstart，UINT32 size，UINT32 flags)rioMapInb映射大小為size的本地地址lstart到RapidIO空間地址rstart;

(3)STATUS rioMapOutb4(UINT32 lstart，UINT32rstart，UINT32 size，UINT32 tid0，UINT32 tid1，UINT32tid2，UINT32 tid3，UINT32 flags)

rioMapOutb一次只能映射一個外部節點的內存空間，為了提升軟件效率，使用rioMapOutb4接口一次性對4個外部節點進行映射。

2.3 網絡通信

RapidIO的網絡通信主要有消息、門鈴、Nread和Nwrite等方式。軟件中使用的函數接口如下：

(1)void rioSendMsg(BYTE localPort，BYTEmailBox，BYTE dstID，BYTE*msgPtr，WORD len)rioSendMsg函數接口用來在兩個處理部件之間發送消息，loealPort為本地RapidIO端口號，mailBox為郵箱號，dstID為目標RapidIO ID號，msgPtr為消息內容數組指針，len為消息長度。

(2)void rioSendDoorbell(BYTE localport，BYTEdstPortID，WORD data)rioSendDoorbell函數接口發送門鈴信息，門鈴信息一般用于處理器間的中斷。Localport為端口號，dstPortID為目標端口號，data為16位門鈴信息。

(3)DWORD rioDmaNread(BYTE chan，DWORDlocaladr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)應用程序調用rioDmaNread接口進行Nread操作，rioDmaNread接口調用DMA控制器直接從RapidIO空間讀取數據塊到本地內存空間。

(4)DWORD rioDmaNwrite(BYTE chan，DWORDlocaladdr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)應用程序調用rioDmaNwrite接口進行Nwrite操作，rioDmaNwrite接口調用DMA控制器直接將本地內存空間的數據塊寫到RapidIO空間上。

(5)DWORD rioDmaTransfer(BYTE ehan，DWORDsouraddr，DWORD desaddr，DWORD datasize，DWORDphyNextDescPtr)rioDmaTransfer接口實現DMA傳輸功能，該接口使用了DMA中斷功能，有阻塞，當DMA沒有完成時不會退出。

2.4 Rapidio網絡故障恢復

在實際應用中，RapidIO網絡上的節點可能出現故障，需進行重啟操作。重啟后的節點，其硬件配置均回到最初狀態，RapidIO部分功能(節點ID等)需要進行重新初始化，因此需進行RapidIO網絡的故障恢復。

RapidIO網絡的故障恢復具有以下3種基礎形式：

(1)普通節點的故障恢復。主節點或從節點進行一次RapidIO網絡的初始化即可恢復普通節點的RapidIO網絡故障。

(2)從節點的故障恢復。需要主節點進行一次RapidIO網絡的初始化。

(3)主節點的故障恢復。主節點自動恢復后從節點進行一次RapidIO網絡的初始化。

在某些情況下，由于芯片上RapidIO控制器的問題，主節點無法進行自身的自動恢復。因此，在故障恢復的第3種基礎形式中，僅能使用從節點進行一次RapidIO網絡的初始化這種方式恢復主節點的故障。在這種情況下，主節點和從節點之間需要具有通信機制，使得主節點能夠將其發生故障的事件通知給從節點，從而觸發從節點進行一次RapidIO網絡的初始化，完成主節點的故障恢復。主節點和從節點之間需要具有通信機制，由于主節點和從節點同屬于一塊板卡，且之間具有互相的中斷觸發功能，因此使用中斷觸發方式完成主節點和從節點之間的故障通知。

3 系統驗證

完成系統和驅動軟件的設計后，在具體應用環境中對系統的功能和性能進行驗證。

3.1 功能驗證

系統采用主從方式初始化，系統上電后，兩個CPU各自調用初始化函數進行系統初始化，先運行的CPU自動設置為主節點，后運行的CPU和網絡上的其他設備為從節點，主節點通過網絡枚舉發現系統中的其他從節點，從而完成網絡配置。系統驗證了如下功能：

(1)RapidIO網絡動態接入和故障恢復功能，RapidIO網絡能夠動態接入其他網絡節點并且完成對新接入節點的網絡配置，同時系統具備故障恢復功能。

(2)傳輸1.25 Gbit·s-1、25 Gbit·s-1、3.125Gbit·s-1，3種速率時的高速RapidIO信號，3種工作速度可通過軟件動態配置。

3.2 性能驗證

為了驗證網絡傳輸性能，選取RapidIO網絡中的兩個主機節點進行通信功能測試。RapidIO端口工作在4x模式下，速率為3.125Gbit·s-1，測試傳輸不同大小的包時Nread和Nwrite的傳輸帶寬，實際的傳輸帶寬如表1所示。

從表中可看出，RapidIO實際的傳輸速率和理論傳輸速率之間有一定的差距。當單包數據為128 Byte時，數據傳輸速率比較低。隨著包的大小增加，傳輸速率也在增加，但是速率增長趨勢變緩。當單包數據為4kB時，RapidIO的傳輸速率是最高的，此時NWRITE的傳輸帶寬為720.5 Mbit·s-1，NREAD的傳輸帶寬為716.8/Mbit·s-1。

4 結束語

RapidIO是一種高效、穩定、低成本的系統互聯總線，為新一代高性能嵌入式系統互聯提供了良好的解決方案。本文介紹了一種基于RapidIO的具有雙主機節點的嵌入式系統互聯設計與實現方案，系統中兩塊PowerPC主控制器采用主從方式工作，并通過TSI578交換機連接外部的其他系統，該設計性能穩定可靠，能夠滿足并行分布式系統的高速數據傳輸需求，具有廣泛的應用前景。