專利名稱：用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在全互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(Internet Protocol, IP)化架構(gòu)的基站中，內(nèi)部的各個單 板以以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)文方式通信。以全球移動通訊系統(tǒng)(Global Systemfor Mobile Communications, GSM)基站為例，上行的信令數(shù)據(jù)或者語音數(shù)據(jù)被封裝為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào) 文從基帶處理板發(fā)出，而下行的信令語音數(shù)據(jù)也被封裝為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送到基帶處 理板。幀中斷，基站上下行數(shù)據(jù)以幀格式在基站單板間傳遞。每4.615ms中央處理單元 (Central ProcessingUnit， CPU)都會收到一個幀中斷。 嵌入式操作系統(tǒng)，廣泛使用在通信、電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中。它同時維護(hù)調(diào)度多個任務(wù) /進(jìn)程，使任務(wù)/進(jìn)程按照一定的優(yōu)先級策略來獲取CPU時間片運(yùn)行。使用嵌入式操作系統(tǒng) 的基站，幀中斷來臨時，請參閱圖l，通常的做法是，在幀中斷中發(fā)出一個報(bào)文發(fā)送消息給網(wǎng) 絡(luò)處理任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)處理任務(wù)收到消息后，等待自己任務(wù)調(diào)度就緒。如果當(dāng)前任務(wù)未獲得CPU 時間片，等待。當(dāng)任務(wù)就緒后，申請緩存，互斥信號量等系統(tǒng)資源，如果暫時沒有空閑資源， 等待。獲得資源后，查看CPU網(wǎng)口硬件是否空閑決定是否發(fā)送。其中， 一種常見的做法是網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備驅(qū)動層采用緩沖描述符(BufferDescriptor， BD)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文數(shù)據(jù)接收和 發(fā)送控制，其中，BD是指向緩存(Buffer)的描述符指針，buffer中存放著要發(fā)送的報(bào)文或 者報(bào)文凈荷。以增強(qiáng)精簡指令集性能優(yōu)化計(jì)算機(jī)(Performance Optimized WithEnhanced Reduced Instruction Set Computer, POWER PC)為例，需要看通信處理模塊(Communicate Process Module,CPM)或者通信處理引擎(QUICC Engine,QE)是否把前面報(bào)文隊(duì)列內(nèi)容發(fā) 送完成，只有當(dāng)CPU網(wǎng)口硬件空閑時才發(fā)送。這每一步都有可能帶來較大的延時，使報(bào)文發(fā) 送不及時；延時較大時，會降低上下行數(shù)據(jù)處理的及時性，影響業(yè)務(wù)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的方法及裝置，保證以太網(wǎng)報(bào)文 發(fā)送的及時性。 本發(fā)明提供一種用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的方法，該方法包括
接收到幀中斷信號后，生成幀報(bào)文；
將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片；
啟動所述集成電路芯片發(fā)送幀報(bào)文。 本發(fā)明還提供一種用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的裝置，該裝置包括
生成模塊，用于接收到幀中斷信號后，生成幀報(bào)文；
寫入模塊，用于將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片；
啟動模塊，用于啟動所述集成電路芯片發(fā)送幀報(bào)文。
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采用本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的方法及裝置，幀中斷來臨時，區(qū)別
于現(xiàn)有技術(shù)，不再發(fā)送消息給網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，報(bào)文的處理也不在網(wǎng)絡(luò)任務(wù)中進(jìn)行，而是直接在中
斷中生成報(bào)文。在生成幀報(bào)文之后，直接寫入集成電路芯片中，從流程上區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，
不去交給網(wǎng)絡(luò)任務(wù)發(fā)送，因此，不會等待網(wǎng)絡(luò)任務(wù)調(diào)度就緒，也避免了這個等待時延；同時，
不需要網(wǎng)絡(luò)發(fā)送任務(wù)發(fā)送幀報(bào)文，所以向系統(tǒng)申請資源的過程也免了，這樣不會因?yàn)樯暾?br> 不到信號量或者緩存延誤發(fā)送。在幀報(bào)文寫入集成電路芯片之后，直接在中斷啟動集成電
路芯片發(fā)送，通過集成電路芯片的以太網(wǎng)發(fā)送模塊來發(fā)送幀報(bào)文，從硬件設(shè)備上區(qū)別于現(xiàn)
有技術(shù)，不通過CPU網(wǎng)口硬件來發(fā)送報(bào)文，不必等待CPU硬件空閑，即可直接發(fā)送報(bào)文。對
于發(fā)生中斷后就需要及時發(fā)送響應(yīng)的以太網(wǎng)報(bào)文的情況，例如定時的4. 615ms幀中斷、突
發(fā)的隨機(jī)中斷、其他定時速率的中斷或者事件等，都可以保證以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的及時性，保
證業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中幀中斷時以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的示意圖； 圖2示出本發(fā)明實(shí)施例中用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3示出本發(fā)明實(shí)施例中幀中斷時以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)闡述。對于發(fā)生中斷后就需要及時發(fā)送響應(yīng)的以太網(wǎng)報(bào)文的情況，例如定時的4. 615ms幀中斷、突發(fā)的隨機(jī)中斷、其他定時速率的中斷或者事件等，相對于現(xiàn)有技術(shù)需要網(wǎng)絡(luò)任務(wù)調(diào)度的以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送，本發(fā)明提出用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的裝置及方法，可以幀中斷中發(fā)送幀報(bào)文，解決當(dāng)幀中斷發(fā)生時刻，到CPU發(fā)送根據(jù)幀中斷產(chǎn)生的信令數(shù)據(jù)以太網(wǎng)報(bào)文時刻，存在不確定的時間延時的問題。同時，也可適用于對CPU本身運(yùn)算能力要求不高，但是對CPU通信能力要求較高的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。這時，應(yīng)用本發(fā)明，可以降低對CPU的通信處理能力要求，方便選擇較低成本的CPU，從而降低系統(tǒng)的總成本。 圖2示出本發(fā)明實(shí)施例中用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置可以獨(dú)立式設(shè)置，也可以集成于中央處理單元中。以下所涉及的集成電路芯片可以包括但不限于基于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要而定制的專用集成電路芯片(A卯lication SpecificIntergrated Circuits，ASIC)，例如現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)或復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)等。
請參閱圖2，該裝置包括 生成模塊201，用于接收到幀中斷信號后，生成幀報(bào)文；
寫入模塊202，用于將幀報(bào)文寫入集成電路芯片；
啟動模塊203，用于啟動集成電路芯片發(fā)送幀報(bào)文。
進(jìn)一步的，生成模塊可以包括 預(yù)處理子模塊，用于在接收到幀中斷信號之前，預(yù)先處理幀報(bào)文的內(nèi)容； 后處理子模塊，用于當(dāng)接收到幀中斷信號之后，在幀中斷程序中進(jìn)行幀報(bào)文的剩
余處理。
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進(jìn)一步的，寫入模塊可以包括 第一寫入子模塊，用于以通用片選機(jī)制(General-Purpose Chip-selectMachine，GPCM)方式將幀報(bào)文寫入集成電路芯片； 或者，第二寫入子模塊，用于以用戶編程機(jī)制(User-ProgrammableMachines，UPM)方式將幀報(bào)文寫入集成電路芯片； 或者，第三寫入子模塊，用于采用直接內(nèi)存訪問(DMA)通道將幀報(bào)文寫入集成電路芯片。 進(jìn)一步的，該裝置還可以包括 查詢模塊，用于查詢集成電路芯片是否發(fā)送完幀報(bào)文。
進(jìn)一步的，查詢模塊可以包括 查詢子模塊，用于查詢集成電路芯片的以太網(wǎng)發(fā)送寄存器的相關(guān)位是否被自清零； 判斷子模塊，用于根據(jù)查詢子模塊的查詢結(jié)果，如果被自清零，則幀報(bào)文發(fā)送完
成；否則，幀報(bào)文未發(fā)送完成。 或者，進(jìn)一步的，查詢模塊可以包括 接收子模塊，用于來自集成電路芯片的中斷； 判斷子模塊，用于根據(jù)接收子模塊的接收結(jié)果，如果接收到，則幀報(bào)文發(fā)送完成；否則，幀報(bào)文未發(fā)送完成。 下面，以該裝置集成在CPU中，集成電路芯片為FPGA為例，說明如何實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文的發(fā)送。請參閱圖3: 步驟1、在幀中斷來臨時刻，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，響應(yīng)幀中斷，但是幀中斷響應(yīng)后不去發(fā)幀報(bào)文發(fā)送消息給網(wǎng)絡(luò)任務(wù)。在報(bào)文沒有啟動發(fā)送時，不可退出中斷。
步驟2、幀報(bào)文的處理和生成不交網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理。幀報(bào)文處理和生成在中斷中最終完成。幀報(bào)文的處理方式可以分成兩種1、報(bào)文處理運(yùn)算量比較小，占用CPU開銷非常小，或者在CPU處理能力條件下，相對開銷較小，可以在中斷中完全處理。2、報(bào)文處理量較大，需要拆分幀報(bào)文處理運(yùn)算。在普通任務(wù)中，可以預(yù)先處理幀報(bào)文的內(nèi)容，提前生成下一幀報(bào)文數(shù)據(jù)的凈荷，在幀中斷中進(jìn)行幀報(bào)文的剩余處理，例如加上報(bào)文頭(以太網(wǎng)格式，包括目的媒體訪問控制地址，源媒體訪問控制地址，報(bào)文類型(指定幀報(bào)文屬于哪一種以太網(wǎng)報(bào)文類型)，例如歷史用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UserDatagram Protocol，UDP)報(bào)文，傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol, TCP)報(bào)文，廣播報(bào)文和/或組播報(bào)文等，設(shè)置自定義的數(shù)據(jù)域標(biāo)志位(數(shù)據(jù)長度域，自定義標(biāo)志域——標(biāo)記這個報(bào)文是幀中斷發(fā)出的以太網(wǎng)報(bào)文，其他特殊標(biāo)志域等)，根據(jù)現(xiàn)場情況，計(jì)算并根據(jù)需要改寫報(bào)文凈荷中相關(guān)數(shù)據(jù)。
步驟3、幀報(bào)文的發(fā)送不交網(wǎng)絡(luò)任務(wù)處理。在幀中斷服務(wù)程序中完成發(fā)送。本步驟包含以下兩個顯著特征1、幀報(bào)文發(fā)送不交給網(wǎng)絡(luò)處理任務(wù)來完成。發(fā)送幀報(bào)文不去等待網(wǎng)絡(luò)處理任務(wù)調(diào)度就緒。避免調(diào)度任務(wù)時帶來的報(bào)文發(fā)送延時。2、發(fā)送報(bào)文的動作在幀中斷引起中斷服務(wù)程序中完成，不脫離這個中斷，即來即發(fā)，保證報(bào)文發(fā)送的及時性。
步驟4、幀報(bào)文發(fā)送時，需要借助FPGA的以太網(wǎng)發(fā)送模塊，啟動發(fā)送。中斷服務(wù)程序盡量減少耗時。這里幀中斷服務(wù)程序主要的耗時時間一是幀報(bào)文處理時間，已在前面步驟2中解決。二是搬運(yùn)幀報(bào)文數(shù)據(jù)到FPGA中耗時?？梢杂幸韵峦緩酵瓿蓤?bào)文數(shù)據(jù)1、 FPGA搬運(yùn)數(shù)據(jù)以常規(guī)方式進(jìn)行時，以PowerPC 8313為例，總線時鐘為41. 25M， 一次訪問4個時鐘周期，總線寬度是4個byte (32位)，每次訪問時間間隔4個時鐘周期，以長包(1588個byte)，搬運(yùn)總共耗時(1588/4) * (4+4)個時鐘周期，大約80us。 2、以用戶編程機(jī)制(User-Programmable Machines, UPM)方式進(jìn)行時，提前編輯好CPU讀寫FPGA時序波形配置到片選時序控制中。同上例，總線時鐘和其他時鐘不變，連續(xù)猝發(fā)16次方式訪問，兩次猝發(fā)之間時間間隔忽略不計(jì)。則搬運(yùn)數(shù)據(jù)時間需要(1588/4)*4個時鐘周期，大約為40個us。 3、采用直接內(nèi)存訪問(Direct Memory Access,DMA)通道搬運(yùn)幀報(bào)文數(shù)據(jù)，DMA通道的目的地址為FPGA片內(nèi)存儲幀報(bào)文的緩存。源地址為內(nèi)存中存儲幀報(bào)文的緩存地址。搬運(yùn)內(nèi)存長度為幀報(bào)文的長度。 步驟5、寫入幀報(bào)文數(shù)據(jù)到FPGA緩存之后，啟動FPGA以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送。通過寫入一個FPGA以太網(wǎng)發(fā)送寄存器某一位"l"啟動發(fā)送。當(dāng)發(fā)送結(jié)束后，這一位被FPGA內(nèi)部邏輯清零。如果這一位為"l"，則前一個幀報(bào)文沒有發(fā)完，當(dāng)前的幀報(bào)文不能寫入FPGA緩存發(fā)送。 發(fā)送報(bào)文是FPGA把緩存中的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，并根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)速率適配為底層物理信號的過程。速率可選為10M， 100M， 1000M等。以太網(wǎng)物理信號的驅(qū)動可以使用FPGA本身自帶的SGMII，GMII，MII等接口模塊完成，也可以使用外接的物理層(Phy)驅(qū)動芯片和物理電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動器。 步驟6、啟動報(bào)文發(fā)送后，有兩種方式退出幀中斷服務(wù)程序。 一種是寫入FPGA以太網(wǎng)發(fā)送寄存器相關(guān)位(bit)后，直接退出中斷服務(wù)程序。在外部查詢發(fā)送寄存器的相關(guān)位是否自清零?；蛘哂蒄PGA發(fā)送完幀報(bào)文后給CPU —個中斷，指明當(dāng)前的幀報(bào)文已經(jīng)發(fā)送完成。另一種方式啟動報(bào)文發(fā)送后，先不退出中斷，查詢FPGA的發(fā)送寄存器的相關(guān)位，如果相關(guān)位被自清零，則認(rèn)為報(bào)文發(fā)送完成，退出中斷。 以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的方法，其特征在于，該方法包括接收到幀中斷信號后，生成幀報(bào)文；將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片；啟動所述集成電路芯片發(fā)送幀報(bào)文。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收到幀中斷信號后，生成幀報(bào)文包括在接收到所述幀中斷信號之前，預(yù)先處理所述幀報(bào)文的內(nèi)容； 當(dāng)接收到所述幀中斷信號之后，在幀中斷程序中進(jìn)行所述幀報(bào)文的剩余處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片包括以通用片選機(jī)制方式將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片； 或者，以用戶編程機(jī)制方式將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片； 或者，采用直接內(nèi)存訪問通道將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述啟動所述集成電路芯片發(fā)送幀報(bào)文 包括向所述集成電路芯片的以太網(wǎng)發(fā)送寄存器寫入發(fā)送指令。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括 查詢所述集成電路芯片是否發(fā)送完所述幀報(bào)文。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述查詢所述集成電路芯片是否發(fā)送完 所述幀報(bào)文包括查詢所述集成電路芯片的以太網(wǎng)發(fā)送寄存器的相關(guān)位是否被自清零，如果被自清零， 則所述幀報(bào)文發(fā)送完成；否則，所述幀報(bào)文未發(fā)送完成；或者，是否接收到來自所述集成電路芯片的中斷，如果接收到，則所述幀報(bào)文發(fā)送完 成；否則，所述幀報(bào)文未發(fā)送完成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述集成電路芯片包括現(xiàn)場 可編程門陣列和/或復(fù)雜可編程邏輯器件。
8. —種用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的裝置，其特征在于，該裝置包括 生成模塊，用于接收到幀中斷信號后，生成幀報(bào)文； 寫入模塊，用于將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片；啟動模塊，用于啟動所述集成電路芯片發(fā)送幀報(bào)文。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述生成模塊包括 預(yù)處理子模塊，用于在接收到所述幀中斷信號之前，預(yù)先處理所述幀報(bào)文的內(nèi)容； 后處理子模塊，用于當(dāng)接收到所述幀中斷信號之后，在幀中斷程序中進(jìn)行所述幀報(bào)文的剩余處理。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述寫入模塊包括第一寫入子模塊，用于以通用片選機(jī)制方式將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片； 或者，第二寫入子模塊，用于以用戶編程機(jī)制方式將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片；或者，第三寫入子模塊，用于采用直接內(nèi)存訪問通道將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括查詢模塊，用于查詢所述集成電路芯片是否發(fā)送完所述幀報(bào)文。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述查詢模塊包括查詢子模塊，用于查詢所述集成電路芯片的以太網(wǎng)發(fā)送寄存器的相關(guān)位是否被自清零；判斷子模塊，用于根據(jù)所述查詢子模塊的查詢結(jié)果，如果被自清零，則所述幀報(bào)文發(fā)送 完成；否則，所述幀報(bào)文未發(fā)送完成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述查詢模塊包括 接收子模塊，用于來自所述集成電路芯片的中斷；判斷子模塊，用于根據(jù)所述接收子模塊的接收結(jié)果，如果接收到，則所述幀報(bào)文發(fā)送完 成；否則，所述幀報(bào)文未發(fā)送完成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8至13任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該裝置集成于中央處理單 元中。
全文摘要
本發(fā)明公開用于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的方法及裝置，該方法包括接收到幀中斷信號后，生成幀報(bào)文；將所述幀報(bào)文寫入集成電路芯片；啟動所述集成電路芯片發(fā)送幀報(bào)文。對于發(fā)生中斷后就需要及時發(fā)送響應(yīng)的以太網(wǎng)報(bào)文的情況，例如定時的4.615ms幀中斷、突發(fā)的隨機(jī)中斷、其他定時速率的中斷或者事件等，都可以保證以太網(wǎng)報(bào)文發(fā)送的及時性，保證業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性。
文檔編號H04L29/06GK101695045SQ200910190750
公開日2010年4月14日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月27日
發(fā)明者許煒 申請人:中興通訊股份有限公司;