專利名稱：一種共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的高效方法，特別適合嵌入式領(lǐng)域中兩個處理器或兩個設(shè)備之間通過共享內(nèi)存雙向通訊的情況。
如

圖1所示，設(shè)備1向設(shè)備2傳遞數(shù)據(jù)時，通過一個共享臨界區(qū)，稱之為下行信息區(qū)，設(shè)備1下行信息區(qū)的寫操作和設(shè)備2對下行信息區(qū)的讀操作，要通過程序保證不能同時操作。
設(shè)備2向設(shè)備1傳遞數(shù)據(jù)時，將這個共享臨界區(qū)稱之為上行信息區(qū)，設(shè)備1對上行信息區(qū)的讀操作和設(shè)備2對上行信息區(qū)的寫操作，也是不能同時進行的。
通過共享臨界區(qū)進行數(shù)據(jù)通信，如果整個臨界區(qū)只作為一塊來處理，任何一方進行讀、寫操作都需要獲得許可證，沖突概率非常高，所以往往是按如圖1所示，將臨界區(qū)分成兩塊，一塊用于下行數(shù)據(jù)，另一塊用于另一方向的上行數(shù)據(jù)，每一塊都是一方寫信息，另一方讀信息。作為每一塊來說，采用現(xiàn)有技術(shù)的做法，仍不能完全避免讀寫沖突。
采取互斥的方法處理共享臨界區(qū)間的數(shù)據(jù)傳遞，處理起來編程麻煩，而且效率較低。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的首先把整個共享臨界區(qū)分成完全獨立的兩塊，分別用于上行或下行的數(shù)據(jù)，其大小與上、下行數(shù)據(jù)流量成正比，若上下行數(shù)據(jù)流程差不多，可將臨界區(qū)基本等分；每塊臨界區(qū)各擁有自己的控制結(jié)構(gòu)，包括寫指針和讀指針，臨界區(qū)為環(huán)形；其次由通訊雙方一起對這兩塊臨界區(qū)的控制結(jié)構(gòu)進行初始化；然后雙方就可以按上下行方向選擇相應(yīng)的臨界區(qū)，重復(fù)以下過程進行通訊1.發(fā)送方檢查臨界區(qū)有無空間，若無，延遲后再發(fā)；2.發(fā)送方將內(nèi)容放入臨界區(qū)；3.發(fā)送方修改寫指針，如果系統(tǒng)如果采取中斷方式處理時，則通知對方；4.接受方取讀指針，獲悉有新內(nèi)容；5.接受方取內(nèi)容，修改讀指針，如果系統(tǒng)如果采取中斷方式處理時，則通知對方。
采用本發(fā)明所述方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了通過共享臨界區(qū)傳遞數(shù)據(jù)的效率，降低了編程的復(fù)雜度。
圖1為兩個設(shè)備之間通過臨界區(qū)進行通訊的示意圖；如前面所述，采用現(xiàn)有技術(shù)的做法，仍不能完全避免讀寫沖突。但是，如果把每塊都看成環(huán)形結(jié)構(gòu)，采用本發(fā)明所述方法，就可以完全避免讀寫沖突，達到通信雙方可同時操作的效果。本發(fā)明中，整個共享臨界區(qū)分成兩塊，分割后的兩塊臨界區(qū)完全獨立，每塊功能單一，雙方的操作也得到簡化，對于任何一塊來說，一方只對它進行寫操作，而另一方只對它進行讀操作，操作可以同時進行。把兩塊結(jié)合到一起看，就可以達到臨界區(qū)雙方可以同時對臨界區(qū)同時讀寫的效果，而不需要通過信號量控制。
圖2中，(a)表示環(huán)形臨界區(qū)通訊的正常情況；(b)表示環(huán)形臨界區(qū)為空的情況，此時讀指針＝寫指針；(c)表示環(huán)形臨界區(qū)為滿的情況，此時寫指針＝讀指針-1；整塊臨界區(qū)可以看成一個環(huán)型，緩沖區(qū)用到末尾后自動回到開頭，設(shè)置一個寫指針和一個讀指針，寫指針在前，讀指針在后；其中寫指針指向當(dāng)前緩沖環(huán)可寫空間起始位置，讀指針指向當(dāng)前緩沖環(huán)中可讀內(nèi)容起始位置，只有當(dāng)讀寫指針一樣時，讀指針指向的位置才無內(nèi)容可讀；從讀指針到寫指針之間是已經(jīng)放入到臨界區(qū)的信息，接受方可以讀出；從寫指針環(huán)回到讀指針位置之間的空間就是可以用來存放傳輸內(nèi)容的空間；在每塊臨界區(qū)內(nèi)設(shè)置一個控制結(jié)構(gòu)，用于記錄臨界區(qū)內(nèi)信息的狀況，以及信息的讀寫指針位置。
下面以從設(shè)備1到設(shè)備2下行信息的傳輸操作為例說明該方法的具體步驟第一步，由設(shè)備1或設(shè)備2初始化臨界區(qū)控制結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置讀指針BeginPtr和寫指針EndPtr為共享臨界區(qū)的首地址，雙方同步后再進行通訊狀態(tài)；第二步，設(shè)備1要向臨界區(qū)送內(nèi)容；1、當(dāng)寫指針EndPtr等于讀指針BeginPtr時，緩沖區(qū)全空；2、當(dāng)寫指針EndPtr小于讀指針BeginPtr時，可寫緩沖區(qū)長度為(讀指針BeginPtr-寫指針EndPtr1-1)，如圖3(b)；3、當(dāng)寫指針EndPtr大于讀指針BeginPtr時，可寫緩沖區(qū)長度為(尾地址-寫指針EndPtr+1)+(讀指針BeginPtr-首地址)-1，如圖3(a)；第三步，設(shè)備1根據(jù)臨界區(qū)大小向臨界區(qū)寫入內(nèi)容，然后修改寫指針，并通知設(shè)備2或由設(shè)備2定時掃描；第四步設(shè)備2被激活，查詢臨界區(qū)；1、當(dāng)讀指針BeginPtr等于寫指針EndPtr時，沒有可讀的內(nèi)容。
2、當(dāng)讀指針BeginPtr小于寫指針EndPtr時，可讀消息內(nèi)容長度為(寫指針EndPtr-讀指針BeginPtr)，如圖3(a)。
3、當(dāng)讀指針BeginPtr大于寫指針EndPtr時，可讀消息內(nèi)容長度為(尾地址-讀指針BeginPtr+1)+(寫指針EndPtr-首地址)，如圖3(b)。
第五步，讀出消息內(nèi)容，進行相應(yīng)處理。同時將讀指針BeginPtr移動至寫指針EndPPtr處，并通知設(shè)備1或由設(shè)備1定時掃描以繼續(xù)發(fā)送，重復(fù)步驟二～五。
本發(fā)明之所以能夠?qū)崿F(xiàn)通訊雙方可以同時操作臨界區(qū)，不僅僅是因為將共享臨界區(qū)分成了互不相干的兩塊，而且對于每塊來說，操作雙方也是可以同時對它進行操作的；這是因為寫指針永遠在讀指針的前面，如果一方正在進行讀取操作時，另一方向臨界區(qū)添加內(nèi)容，修改寫指針，則可讀的內(nèi)容更多，不會影響原來的讀操作，只是取過之后它還可以再取剛剛放入的內(nèi)容；同樣，如果一方正在進行寫操作時，另一方讀走內(nèi)容，修改了讀指針，只會使寫空間變得更大，寫操作結(jié)束后，如果還有內(nèi)容，還可以立即再進行一次寫操作。
圖3為共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞方法中數(shù)據(jù)區(qū)的兩種具體實例其中，圖3(a)為寫指針大于讀指針的情況；圖3(b)為寫指針小于讀指針的情況，此時信息已從臨界區(qū)尾部掉頭。在前面圖2中，我們形象說明了臨界區(qū)的環(huán)形結(jié)構(gòu)情況，并按信息量用(a)、(b)、(c)分別說明了一般情況、全空、全滿的情況，在環(huán)形結(jié)構(gòu)中，其信息是一個連續(xù)存儲段，而實際情況臨界區(qū)不可能首尾連在一起，對于臨界區(qū)非空情形，即圖2的(a)和(c)，都有如圖3所示的兩種可能。
本發(fā)明在使用中需特別注意以下幾點(1)讀取內(nèi)容后再移動讀指針，否則可能導(dǎo)致內(nèi)容尚未讀走就被覆蓋；(2)寫完內(nèi)容后再移動寫指針，否則可能導(dǎo)致內(nèi)容尚未填好就被讀走；(3)由于臨界區(qū)往往較大，以單字節(jié)表示讀、寫指針通常是不夠的；而(這里有些不通順)字節(jié)就可能會出現(xiàn)一方正在存取指針時，另一方讀出的指針部分為新的，還有部分為舊的現(xiàn)象，所以必須保證獲取的讀、寫指針正確；本發(fā)明采用的辦法是獲取指針后等待一個很短的延時，然后再獲取一次，如此下去，直至連續(xù)兩次獲取的指針相同為止。
(4)當(dāng)讀指針與寫指針相等時，可能有兩種理解，臨界區(qū)滿或空，為避免二義性，本發(fā)明將臨界區(qū)空出一個字節(jié)，即讀指針與寫指針相等時，表示緩沖區(qū)空；就是圖2(b)中的情況；當(dāng)寫指針在讀指針后面一個字節(jié)時，表示臨界區(qū)滿，就是圖2(c)中的情況。
權(quán)利要求
1.一種共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于首先把整個共享臨界區(qū)分成完全獨立的兩塊環(huán)形臨界區(qū)，每塊臨界區(qū)各擁有自己的控制結(jié)構(gòu)，包括寫指針和讀指針；其次由通訊雙方一起對這兩塊臨界區(qū)的控制結(jié)構(gòu)進行初始化；然后雙方就可以按上下行方向選擇相應(yīng)的臨界區(qū)，重復(fù)以下過程進行通訊發(fā)送方將內(nèi)容放入臨界區(qū)；發(fā)送方修改寫指針；接受方取讀指針，獲悉有新內(nèi)容；接受方取內(nèi)容，修改讀指針。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于，在所述發(fā)送方將內(nèi)容放入臨界區(qū)之前，還包括發(fā)送方根據(jù)讀指針和寫指針是否相等，判斷臨界區(qū)有無空間，若無空間，延遲后再發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于，所述完全獨立的兩塊共享臨界區(qū)，分別用于上行或下行的數(shù)據(jù)，其大小與上、下行數(shù)據(jù)流量成正比，若上下行數(shù)據(jù)流量基本相等，則將臨界區(qū)等分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于，如果系統(tǒng)如果采取中斷方式處理時，發(fā)送方修改寫指針后，或者接受方取內(nèi)容，修改讀指針后，都通知對方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于，為保證獲取的讀、寫指針正確，獲取指針后等待一個很短的延時，然后再獲取一次，如此下去，直至連續(xù)兩次獲取的指針相同為止。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于，所述通訊雙方一起對這兩塊臨界區(qū)的控制結(jié)構(gòu)進行初始化，包括設(shè)置讀指針BeginPtr和寫指針EndPtr為共享臨界區(qū)的首地址，雙方同步后再進行通訊狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于，當(dāng)讀指針等于寫指針時，表示環(huán)形臨界區(qū)為空；當(dāng)寫指針等于讀指針減一時，表示環(huán)形臨界區(qū)為滿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，其特征在于，讀取內(nèi)容后再移動讀指針，寫完內(nèi)容后再移動寫指針。
全文摘要
本發(fā)明提出一種共享臨界區(qū)數(shù)據(jù)傳遞的方法，特別適合嵌入式領(lǐng)域中兩個處理器或兩個設(shè)備之間通過共享內(nèi)存雙向通訊的情況。包括將共享臨界區(qū)分成完全獨立的兩塊，每塊臨界區(qū)各擁有自己的控制結(jié)構(gòu)，包括寫指針和讀指針；由通訊雙方一起對兩塊臨界區(qū)的控制結(jié)構(gòu)初始化；然后按上下行方向選擇相應(yīng)的臨界區(qū)，重復(fù)以下過程進行通訊發(fā)送方將內(nèi)容放入臨界區(qū)；發(fā)送方修改寫指針；接受方取讀指針，獲悉有新內(nèi)容；接受方取內(nèi)容，修改讀指針。采用本發(fā)明所述方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了通過共享臨界區(qū)傳遞數(shù)據(jù)的效率，降低了編程的復(fù)雜度。
文檔編號G06F15/163GK1472663SQ0213635
公開日2004年2月4日 申請日期2002年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者姚衛(wèi)東, 趙文賢, 吳應(yīng)祥 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司上海第二研究所, 深圳市中興通訊股份有限公司上海第二