基于RapidIO总线的进程间通信系统的研究与实现

论文摘要

航空电子系统是现代战机装备的各电子分系统、设备的总称,在整个作战飞行过程中担负着起飞、本机导航、飞行控制、目标搜索识别、火控计算、武器投射、电子战、通信等多重任务,是现代战机的“大脑”和“神经中枢”.。随着现代战争向信息战、网络战发展,航空电子系统的任务量日益庞大,迫切需要系统能够提供增强的信号处理、信息处理和信息融合的能力。在航空电子系统中,提高处理器的速度是改善系统性能的解决方案之一。高速缓存和更先进的处理器架构的使用不断提高着微处理器的性能,但研究表明处理器总线频率的增长速度相对处理器内核性能的增长速度较慢,而且两者之间的差距正在不断扩大,这就使得互连总线越来越成为制约系统性能的瓶颈。近年来,随着总线技术沿着交换开关取代共享总线,点到点方式取代宽管道方式,差分信号取代单端信号,串行I/O取代同步并行I/O的方向发展,涌现出了以高速串行总线为代表的新一代总线技术,串行RapidIO就是这类总线的杰出代表。由于协议针对嵌入式领域,在效率、路由选择、错误管理、流控,可靠性和扩展性上都有完善的考虑,因此非常适合作为航空电子系统中的互联总线。本文对RapidIO关键技术进行了深入研究,在实际的硬件环境中验证了系统枚举、消息、内存共享等功能,并在此基础上,针对航空电子系统中应用程序的特点,设计并实现了基于消息机制的进程间通信系统。从理论分析和实际测试的结果来看,在对可靠性和性能都有很高要求的嵌入式领域,基于RapidIO的进程间通信系统,与在传统的互联方式上构建的进程间通信系统相比,具有明显的优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 论文的课题来源
• 1.3 课题技术背景
• 1.3.1 互联技术的发展趋势
• 1.3.2 当前主流的互联总线
• 1.4 本课题的主要工作
• 1.5 论文的章节安排
• 第二章 RapidIO 总线技术
• 2.1 RapidIO 协议概述
• 2.1.1 RapidIO 协议层次模型
• 2.1.2 包传输与控制符
• 2.1.3 流量控制机制
• 2.1.4 维护和差错管理
• 2.2 串行物理层的收发处理
• 2.3 传输层的处理
• 2.4 消息操作机制
• 2.4.1 消息事务
• 2.4.2 信箱的实现结构
• 2.5 本章小结
• 第三章 RIO-IPC 系统的分析
• 3.1 网络层次模型
• 3.2 对关键问题的设计思路
• 3.2.1 连接的建立
• 3.2.2 数据的发送与故障处理
• 3.2.3 数据的接收与优先级支持
• 3.2.4 传输层流量控制机制
• 3.2.5 采用工作队列机制处理互斥
• 3.2.6 事件处理机制
• 3.2.7 时钟管理
• 3.2.8 消息缓存管理
• 3.3 系统总体工作模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 RIO-IPC 系统的软件设计
• 4.1 对象模型
• 4.1.1 对象定义
• 4.1.2 对象静态关系
• 4.1.3 对象动态模型
• 4.1.4 系统接口定义
• 4.2 包结构设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 系统实现与测试
• 5.1 RIO-IPC 系统实现
• 5.2 RIO-IPC 系统测试
• 5.2.1 测试平台
• 5.2.2 主要性能指标的测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕期间取得的研究成果