同步RocketI/O通道绑定解决方法

在大规模接入汇聚路由器(ACR)高速转发引擎的设计中,采用Xilinx公司Virtex-4系列FPGA的高速通道来满足高速转发引擎与交换网络接口输入/输出高带宽、高稳定性的需求。针对应用RocketI/O IP核时会出现的通道绑定不同步问题,该文提出一种RocketI/O通道辅助绑定的方案。实验结果证明了该方案的有效性。     

基于XAUI协议的10 Gb/s光纤通信系统

为提高光纤通信系统的数据吞吐量,增加系统集成度,提出基于附加单元接口(XAUI)协议的10 Gb/s光纤通信系统的设计方法。采用Virtex-5 FPGA内置RocketI/O收发器的通道绑定技术实现用户逻辑至光模块之间的数据通路。利用FPGA及XPAK光模块使以往复杂、高成本的高速光纤通信系统得到简化。     

面向高带宽I/O的片上网络优化

在高性能处理器中,I/O带宽需求不断增加,一方面高速接口的通道数目不断增加,另一方面接口传输速率也在逐渐提升.高性能处理器的片上网络必须能够匹配各种高速I/O的带宽需求,且必须保证DM A请求能够正确完成.然而各种高速接口协议与片上网络协议在通信机制上存在较大的差别,可能导致死锁等现象的产生.首先对匹配高性能I/O的片上网络存在的问题进行分析,然后提出一种高带宽I/O设计方法及死锁解决方法.采用解死锁方法的片上网络增强了I/O系统的鲁棒性,同时可以减少片上网络设计及运行时的各种限制,提升I/O性能.最后,将所提出的优化方法应用到高性能服务器处理器芯片中,并进行评测,针对16通道PCIe 4.0接口,双向读写带宽分别达到30 GB/s,在一些特殊场景出现死锁以后,片上网络能自动检测死锁并解除死锁.     

基于FPGA的高速冗余I/O总线设计与实现

为了实现控制器与I/O模块之间的数据实时、可靠传输,设计并实现了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的控制系统高速冗余输入/输出(I/O)总线。其物理层采用多点低压差分信号标准。因此,该总线具有高实时性、高吞吐率和易扩展等特点。控制器通过A/B总线交替实现与I/O模块的通信,实时监测链路状态并采集I/O模块数据。利用非实时时隙,可以实现I/O模块对时、内存监视等非实时报文的控制。控制器ARM芯片运行QNX实时操作系统,通过直接内存存取(DMA)把需要与I/O通信的报文传输给FPGA。FPGA接收到报文后进行解析,并在报文末尾自动填入循环冗余校验(CRC)码和帧尾标志。FPGA接收到I/O模块反馈的数据后进行循环冗余校验:校验通过则填入对应模块接收缓冲区;校验错误则在相应I/O模块的寄存器填入循环冗余校验错误标志,以减轻ARM芯片的负载。该基于FPGA的高速冗余I/O通信总线,在实际应用中取得了很好的使用效果。     

嵌入式操作系统I/O驱动的研究

嵌入式操作系统I/O驱动系统的设计与实现是实现嵌入式操作系统应用的关键问题。文章,首先给出I/O驱动的硬件设计;其次,针对硬件给出I/O驱动程序的模块初始化、模块的卸载、设备文件操作接口定义与实现的详细设计过程;最后,给出驱动模块的加载过程与测试方法。     

冗余I/O模块切换方法的设计与实现

在工业过程控制领域,为了提高系统的可靠性与稳定性,一般都进行冗余设计。因此,设计了一种动态可配置的冗余I/O模块系统,包括控制器、I/O底座、I/O模块和通信总线。其中,冗余通信总线集成在I/O底座中,I/O模块可通过热插拔插入I/O底座。控制器对I/O模块进行配置,可设置成单模块运行或冗余模块运行,并把设置模式下发给I/O模块。I/O模块初始化为"初始化"运行方式。当接收到控制器下发的是冗余运行方式时,I/O模块进行状态决策,决策出主I/O模块和备I/O模块,并把决策结果反馈给控制器。备I/O模块周期性地监视主I/O模块状态,当发现主I/O模块丢失或故障等级高于本身时,则发送命令给对方,让其切换为备I/O模块,当前备I/O模块主动升级为主I/O模块。该方法通过高速通信的方式,实现了主备I/O模块的决策。     

CPR1000核电站数字化仪控系统常规岛I/O通道自动测试工具的应用

本文主要阐述了在CPR1000核电站数字化仪控系统常规岛核电站单体测试中,I/O模块通道测试的新方法和与之配套的新工具。这些方法和工具大大提高了I/O模块通道测试的效率和质量,并填补了国产化核电DCS系统在I/O通道自动测试技术的空白。     

无线I/O解决方案

菲尼克斯电气无线I／O产品采用跳频扩频系统实现的2,4GHz宽带传输模式。79个“跳频”通道可实现每秒1600次的频率变换。无线I／O模块和基站实现自动通信控制,并确保系统信号的传输在10ms以内完成,该模块还配置了一个ID-PLUG,用于通讯配置连接参数在基站和无线I／O模块之间传输,并可以集成到常见的现场总线网络当中,例如INTERBUS和PROFIBUS总线。     

基于RocketIO的SAR 雷达系统高速串行传输的实现

高速数据传输一直是合成孔径雷达系统设计的一个重点和难点。针对Xilinx 的Virtex2ⅡPRO 系列FPGA 内嵌的Rocket IO 收发器模块, 设计了一块应用于SAR 雷达通信系统中的高速串行I/O 电路板。该板充分利用了芯片中集成的Rocket IO 收发器模块, 采用BREFCLK 差分输入参考时钟, 8B/10B 编码, 预加重处理技术等, 实现了多个通道的高速互连。通过实际系统验证了这种传输的可靠性。实验结果表明: 采用Rocket IO 模块进行高速串行传输设计, 可极大简化片上逻辑电路和片外PCB 板图的设计。     

云数据中心 I/O 资源池化

近年来,云计算的发展为数据中心带来了新的应用场景和需求.其中,虚拟化作为云服务的重要使能技术,对数据中心服务器I/O系统的性能、扩展性和设备种类多样性提出了更高的要求,沿用传统设备与服务器紧耦合的I/O架构将会导致资源冗余,数据中心服务器密度降低,布线复杂度增加等诸多问题.因此,文章围绕I/O资源池化架构的实现机制和方法展开研究,目标是解除设备与服务器之间的绑定关系,实现接入服务器对I/O资源的按需弹性化使用,从根本上解决云计算数据中心的I/O系统问题.同时,还提出了一种基于单根I/O虚拟化协议实现多根I/O资源池化的架构,该架构通过硬件的外设部件高速互连接口多根域间地址和标识符映射机制,实现了多个物理服务器对同一I/O设备的共享复用;通过虚拟I/O设备热插拔技术和多根共享管理机制,实现了虚拟I/O资源在服务器间的实时动态分配;采用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array)构建了该架构的原型系统.结果表明,该架构能够为各个共享服务器提供良好的I/O操作性能.     

基于单根I/O虚拟化的多根I/O资源池化方法

虚拟化技术在为现代数据中心提供高效的服务器整合能力和灵活的应用部署能力的同时,也对数据中心服务器的I/O系统设计提出了新的需求,现有I/O资源与服务器紧密绑定的I/O体系架构将产生成本上升、资源冗余、I/O连线复杂化等一系列问题.针对上述问题,提出了一种基于单根I/O虚拟化协议(single root I/O virtualization,SR-IOV)的多根I/O资源池化方法:基于硬件的多根域间地址和ID映射机制,实现了多个物理服务器对同一 I/O设备的共享复用,有效减少单体服务器所需的设备数量和连线数量,并进一步提高服务器密度;同时提出虚拟I/O设备热插拔技术和多根共享管理机制,实现了虚拟I/O资源在服务器间的实时动态分配,提高资源的利用效率.提出的方法在可编程逻辑器件(fieid-programmable gate array,FPGA)原型系统中进行了验证,其评测表明,方法能够在实现多根I/O虚拟化共享的同时,保证各个根节点服务器获得近乎本地直连设备的I/O性能.     

基于高速串行总线的数据I/0通道硬件设计

针对高速数据采集系统中数据I/O通道速度瓶颈制约的问题,采用XMC底板+XMC接口板的架构,设计实现了一种基于串行总线的数据I/O通道;XMC底板采用市场上成熟的XMC转PCI-E适配器,实现XMC底板与上位计算机之间的PCI-E通信,目前8x的PCI-E计算机与FPGA的通信速度是1.6GB/s;XMC接口板主要包括电平转换、钟码延时、串并转换、DDR2、DDS、XMC、FPGA、电源等硬件模块;XMC接口板通过RapidIO协议与底板进行高速互联,完成实时信号处理;还介绍了高速串行总线的逻辑设计;论文设计方案支持双通道数据采集,每通道采集速率达到了1.2Gbps.     

基于1394总线通信的I/O模块在数控系统中的应用

设计了一种基于IEEE 1394总线通信,应用于高档数控系统中的I/O控制模块.该模块采用IEEE 1394通信方式,实现上位机与机床之间的高速数据传榆;采用光耦芯片对模块内部与外界进行隔离,并实现该I/O模块与机床之间的电平匹配,模数转换等功能.给出了软件和硬件设计,并进行了I/O模块功能测试和分析,验证了该模块满足高档数控系统要求数据传输的准确性和实时性.     

基于PXI的机载面板I/O模块通用测试系统研制

针对我国机载面板I/O模块根据不同型号需设计不同测试系统这一工程实际问题,设计并开发了一种适用于多型号的机载面板I/O模块测试的通用测试系统;该系统基于PXI总线,采用89C52控制器件以完成各I/O信号测试;软件部分主要采用"自顶而下"的设计方法,按模块化、层次化、综合化的思想进行程序设计,上位机采用Visual C++,下位机采用C51编程;应用表明此系统能完成多种机载面板I/O模块的测试任务,运行稳定可靠,检测精度高,且具有一定的可扩展性.     

基于CAN总线的I/O模块设计

提出了一种以CAN总线为基础的过程控制I/O模块的设计方案,介绍了该类型模块的功能、软件、硬件设计方法.用CAN总线实现与通讯模块的数据交换.为保证数据传输的可靠性,在通讯上采用了冗余设计.     

微机I/O模块在PLC I/O扩展中的应用

本文在简要介绍PLC常用的I／O扩展技术基础上，重点介绍在I／O控制点较多的PLC控制系统中，如何使用价格相对较低的微机I／O模块来扩展PLC的I／O点，以降低系统的成本，提高经济效益。并以数字电子种LED显示控制为例，详细介绍了PLC控制系统中，采用微机I／O模块来扩展PLC的I／O点时，其硬件连接和梯形图编程方法。     

基于单片机和CPLD的智能I/O模块设计

讨论小型计算机控制系统智能I/O模块的设计和实现,这些模块以单片机和CPLD为核心,可与外围处理模块灵活组合成各种数据采集卡、控制卡,具有量程及通道选择、工程化处理、故障诊断等智能化功能;利用MODBUS通信协议,通过RS-485总线与系统主控单元连接。实践证实模块工作性能稳定、可靠性高、使用方便。     

数字I/O模块的软件模拟研究

计算机监控系统广泛应用于众多领域，检测与控制模块是计算机监控系统直接跟被监控对象关联的输入输出（I/O）模块，学习和研究这些模块对计算机监控系统的开发、测试与教学等都具有重要意义。该文设计了一个虚拟I/O模块的硬件环境与通信协议，研究了串行通信数据的处理技术，对该虚拟模块进行了严格的测试，并给出了应用实例。     

基于自描述的控制器对I/O模块兼容性实现

自动化产品通过不同版本的固件实现功能差异化管理及生命周期维护。对于控制器与I/O各自独立、可灵活配置的PLC和DCS而言，随着产品应用领域的拓展，I/O模块功能的升级较为频繁，加上产品推向市场后维护周期的拉长，极易出现控制器对I/O模块新功能与老功能的兼容性问题。针对该问题，从控制器与I/O模块的交互信息方面分析，提出了一种控制器对I/O模块生命周期兼容的实现方案。通过该方案，旧控制器可在不升级固件情况下实现对已有型号I/O模块新版本支持，也支持新类型I/O模块。据此可实现控制器和I/O模块的匹配解耦，有效降低升级带来的不利影响，也尽可能保护用户投资。     

微机I/O瓶颈史

自从1946年美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子数字计算机ENIAC以来,I/O(输入输出)瓶颈问题时间刻困绕着人们。一方面,由于主存储器容量小且价格昂贵,虽然采用了交换、覆盖等技术,在硬件上采用了通道并行操作、缓冲池和DMA技术,但还是需要大容量的外部存储器;另一方面,CPU要与外界通讯,所以I/O设备是计算机系统的重要组成部分。