光纤接口适配器的研究与实现

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1、引言　　随着经济的高速发展和科技的快速进步，近几年，光纤通信技术应运而生并快速成长。根据摩尔定律，CPU的处理速度每18个月翻一番。而光纤通信的传输带宽每9个月就增加一倍，而成本降低一半。同时全球因特网流量每6个月就翻一番。作为当代通信领域的支柱技术，光纤通信正以每10年速率增长100倍的速度发展。其总的发展趋势是速率越来越块，可靠性越来越高，提供的业务种类越来越多。　　随着存储技术的迅速发展，存储容量得到了迅速的增长，存储系统的数据传输速度成为了主要的瓶颈。光纤的传输具有其速度上的优势，然而，在光纤传输要受到光纤通道接口的限制，因此光纤通道应用于高速数据传输的一个关键技术问题是接

2、口的设计问题，本文对有　　效地解决高数据传输在接口处的瓶颈具有现实意义。　1方案设计　　完整的实现要包含PC机软件编程、Virtex-5开发板的底层链路实现。PC机的软件编写主要实现链路的创建注销控制、数据的组帧、数据的传输控制、传输过程中的显示；VirteX-5开发板主要实现数据的链路贯通、支持上位机所定义的帧结构的传输过程。　　如图1所示，接口适配器功能实现过程主要包含协议的正确理解，按照协议的帧结构和数据结构的组织、具体的实现模块的设计与编写、结合VirteX-5底层链路的贯通实现光纤通信接口适配器功能。　2设计的具体实现　　2．1协议的分析与与裁剪　　针对不同的应用环境应当

3、对FC协议进行适当的裁剪，尽可能地有效利用协议标准。FC协议是一个具有五层组成的协议体系。包括：FC-0层、FC-1层、FC-2层、FC-3层、FC-4层。　　各层的功能分别为：　　(1)：FC-O：主要规定了物理接口，包含传输介质，收发器及接口等。　　(2)FC-1：8B／10B编码；串化解串；比特与字同步。　　(3)FC-2规定了光纤通道的传输机制：　　有序集的检测与识别；FC端口状态机；帧的发送与接收，帧接收时要进行有效性检查；流量控制；帧管理；交换与序列管理；数据帧与响应；多播与广播；分段与重组；差错检测与回复。　　(4)FC-3：基本链路服务；扩展链路服务；查询组。　　(

4、5)FC-4：映射上层协议，本文主要是映射MILSTd-1553B协议。　2．2软件编程中各模块的代码的设计　　软件实现的设计部分：GUI模块设计、设备抽象层的设计、任务处理模块的设计、FC的协议及物理功能模块的设计。　　(1)GUI部分主要是显示作用，可以对接口适配器的相关参数进行设置和界面显示。GUI模块设计内容有：整体界面、链路参数区、链路建立区、信息显示区。　　(2)设备抽象层的设计。该部分在于屏蔽下层不同物理设备间的差异；提供较为简便的方式，使上层模块同逻辑进行通信。本层需要提供对上层支持的设备操作接口及在内部通过封装WinDriver驱动提供的功能接口，实现对上层的功能

5、支持。　　(3)任务处理模块的设计。主要实现对链路和数据各自的不同的任务操作情况。链路数据区与文件数据区分别需要保存各自的任务数据及状态，另外，它是GUI模块变更LIST的依据，从而还需要保存下层协议所具备的状态及数据。　　(4)FC协议及物理功能模块的设计。该部分主要描述任务发送协议与链路建立协议。　　①链路建立的注册过程：数据传输前，需要通过注册建立发送端与接收端的链路。首先，发送端把待注册的地址ID等信息嵌入帧信息中，发送帧信息给接收端；然后，接收端收到帧信息后，解读出相关的信息，若符合帧的完整性等检查，则两端建立链路。若不满足相关检查则终止该次注册过程。　　②链路的注销过程

6、：当需要注销链路时，首先，发送端把待注销的地址ID等信息嵌入帧信息中，发送帧信息给接收端；然后，接收端收到帧信息后，解读出相关的信息，若符合帧的完整性等检查，则两端注销链路，若不满足相关检查则终止该次注销过程。　　③数据传输过程：数据传输是链路建立的根本目的，简化的数据传输过程如图2所示。　2．3Virtex-5开发板的底层保证　　(1)系统构造逻辑设计主要完成以下几点功能：　　控制PCIE硬核实现与上层软件交互；对上层传输数据加CRC校验；完成FC链路初始化过程；完成FC流控功能；完成FC-2差错处理；控制ROCKETI／O把上层软件数据通过ROCKETI／O发送；控制ROCKE

7、T、I／O把接收恢复的数据传输到上层软件。　　(2)逻辑设计的模块组成：底层逻辑控制模块主要完成FC物理层通信，它主要包括发送模块、接收模块和PCIE控制模块三部分，每个模块又根据功能不同划分多个子模块，在PCIE控制模块中，有一些缓存来存放接收模块传送过的数据和相应的数据信息，发送模块也会从PCIE控制模块的缓存中读取数据传送出去，其原理框图如图3所示。　　数据发送模块该模块通过读取上位机的状态信息来发送不同的信息，当ACK使能时，该模块发ACK，当数据使能时，该模