基于RapidIO的双主机节点嵌入式系统互联设计

(2)STATUS rioMapInb(UINT32 lstart，UINT32rstart，UINT32 size，UINT32 flags)rioMapInb映射大小为size的本地地址lstart到RapidIO空间地址rstart;

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

rioMapOutb一次只能映射一个外部节点的内存空间，为了提升软件效率，使用rioMapOutb4接口一次性对4个外部节点进行映射。

2.3 网络通信

RapidIO的网络通信主要有消息、门铃、Nread和Nwrite等方式。软件中使用的函数接口如下：

(1)void rioSendMsg(BYTE localPort，BYTEmailBox，BYTE dstID，BYTE*msgPtr，WORD len)rioSendMsg函数接口用来在两个处理部件之间发送消息，loealPort为本地RapidIO端口号，mailBox为邮箱号，dstID为目标RapidIO ID号，msgPtr为消息内容数组指针，len为消息长度。

(2)void rioSendDoorbell(BYTE localport，BYTEdstPortID，WORD data)rioSendDoorbell函数接口发送门铃信息，门铃信息一般用于处理器间的中断。Localport为端口号，dstPortID为目标端口号，data为16位门铃信息。

(3)DWORD rioDmaNread(BYTE chan，DWORDlocaladr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)应用程序调用rioDmaNread接口进行Nread操作，rioDmaNread接口调用DMA控制器直接从RapidIO空间读取数据块到本地内存空间。

(4)DWORD rioDmaNwrite(BYTE chan，DWORDlocaladdr，DWORD rioaddr，DWORD bytecnt)应用程序调用rioDmaNwrite接口进行Nwrite操作，rioDmaNwrite接口调用DMA控制器直接将本地内存空间的数据块写到RapidIO空间上。

(5)DWORD rioDmaTransfer(BYTE ehan，DWORDsouraddr，DWORD desaddr，DWORD datasize，DWORDphyNextDescPtr)rioDmaTransfer接口实现DMA传输功能，该接口使用了DMA中断功能，有阻塞，当DMA没有完成时不会退出。

2.4 Rapidio网络故障恢复

在实际应用中，RapidIO网络上的节点可能出现故障，需进行重启操作。重启后的节点，其硬件配置均回到最初状态，RapidIO部分功能(节点ID等)需要进行重新初始化，因此需进行RapidIO网络的故障恢复。

RapidIO网络的故障恢复具有以下3种基础形式：

(1)普通节点的故障恢复。主节点或从节点进行一次RapidIO网络的初始化即可恢复普通节点的RapidIO网络故障。

(2)从节点的故障恢复。需要主节点进行一次RapidIO网络的初始化。

(3)主节点的故障恢复。主节点自动恢复后从节点进行一次RapidIO网络的初始化。

在某些情况下，由于芯片上RapidIO控制器的问题，主节点无法进行自身的自动恢复。因此，在故障恢复的第3种基础形式中，仅能使用从节点进行一次RapidIO网络的初始化这种方式恢复主节点的故障。在这种情况下，主节点和从节点之间需要具有通信机制，使得主节点能够将其发生故障的事件通知给从节点，从而触发从节点进行一次RapidIO网络的初始化，完成主节点的故障恢复。主节点和从节点之间需要具有通信机制，由于主节点和从节点同属于一块板卡，且之间具有互相的中断触发功能，因此使用中断触发方式完成主节点和从节点之间的故障通知。

3 系统验证

完成系统和驱动软件的设计后，在具体应用环境中对系统的功能和性能进行验证。

3.1 功能验证

系统采用主从方式初始化，系统上电后，两个CPU各自调用初始化函数进行系统初始化，先运行的CPU自动设置为主节点，后运行的CPU和网络上的其他设备为从节点，主节点通过网络枚举发现系统中的其他从节点，从而完成网络配置。系统验证了如下功能：

(1)RapidIO网络动态接入和故障恢复功能，RapidIO网络能够动态接入其他网络节点并且完成对新接入节点的网络配置，同时系统具备故障恢复功能。

(2)传输1.25 Gbit·s-1、25 Gbit·s-1、3.125Gbit·s-1，3种速率时的高速RapidIO信号，3种工作速度可通过软件动态配置。

3.2 性能验证

为了验证网络传输性能，选取RapidIO网络中的两个主机节点进行通信功能测试。RapidIO端口工作在4x模式下，速率为3.125Gbit·s-1，测试传输不同大小的包时Nread和Nwrite的传输带宽，实际的传输带宽如表1所示。

从表中可看出，RapidIO实际的传输速率和理论传输速率之间有一定的差距。当单包数据为128 Byte时，数据传输速率比较低。随着包的大小增加，传输速率也在增加，但是速率增长趋势变缓。当单包数据为4kB时，RapidIO的传输速率是最高的，此时NWRITE的传输带宽为720.5 Mbit·s-1，NREAD的传输带宽为716.8/Mbit·s-1。

4 结束语

RapidIO是一种高效、稳定、低成本的系统互联总线，为新一代高性能嵌入式系统互联提供了良好的解决方案。本文介绍了一种基于RapidIO的具有双主机节点的嵌入式系统互联设计与实现方案，系统中两块PowerPC主控制器采用主从方式工作，并通过TSI578交换机连接外部的其他系统，该设计性能稳定可靠，能够满足并行分布式系统的高速数据传输需求，具有广泛的应用前景。