【導讀】存儲技術(shù)的日新月異推動(dòng)了存儲容量的迅速增長(cháng)，存儲系統的數據傳輸速度成為阻礙。光纖的傳輸在速度上存在優(yōu)勢，然而，在光纖傳輸被光纖通道接口限制，因此接口的設計成為光纖通道應用于高速數據傳輸的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)所在，本文對有效地解決高數據傳輸在接口處的瓶頸具有現實(shí)意義。
1、方案設計
完整的實(shí)現要包含PC機軟件編程、Virtex-5開(kāi)發(fā)板的底層鏈路實(shí)現。PC機的軟件編寫(xiě)主要實(shí)現鏈路的創(chuàng )建注銷(xiāo)控制、數據的組幀、數據的傳輸控制、傳輸過(guò)程中的顯示;VirteX-5開(kāi)發(fā)板主要實(shí)現數據的鏈路貫通、支持上位機所定義的幀結構的傳輸過(guò)程。
2、設計的具體實(shí)現
2.1 協(xié)議的分析與與裁剪
針對不同的應用環(huán)境應當對FC協(xié)議進(jìn)行適當的裁剪，盡可能地有效利用協(xié)議標準。FC協(xié)議是一個(gè)具有五層組成的協(xié)議體系。包括：FC-0層、FC-1層、FC-2層、FC-3層、FC-4層。
各層的功能分別為：
(1)FC-O：主要規定了物理接口，包含傳輸介質(zhì)，收發(fā)器及接口等。
(2)FC-1：8 B/10 B編碼;串化解串;比特與字同步。
(3)FC-2：規定了光纖通道的傳輸機制。有序集的檢測與識別；FC端口狀態(tài)機；幀的發(fā)送與接收，幀接收時(shí)要進(jìn)行有效性檢查；流量控制；幀管理；交換與序列管理；數據幀與響應；多播與廣播；分段與重組；差錯檢測與回復。
(4)FC-3：基本鏈路服務(wù)；擴展鏈路服務(wù)；查詢(xún)組。
(5)FC-4：映射上層協(xié)議，本文主要是映射MILstd-1553B協(xié)議。
2.2 軟件編程中各模塊的代碼的設計
軟件實(shí)現的設計部分：GUI模塊設計、設備抽象層的設計、任務(wù)處理模塊的設計、FC的協(xié)議及物理功能模塊的設計。
(1)GUI部分主要是顯示作用，可以對接口適配器的相關(guān)參數進(jìn)行設置和界面顯示。GUI模塊設計內容有：整體界面、鏈路參數區、鏈路建立區、信息顯示區。
(2)設備抽象層的設計。該部分在于屏蔽下層不同物理設備間的差異;提供較為簡(jiǎn)便的方式，使上層模塊同邏輯進(jìn)行通信。本層需要提供對上層支持的設備操作接口及在內部通過(guò)封裝WinDriver驅動(dòng)提供的功能接口，實(shí)現對上層的功能支持。
(3)任務(wù)處理模塊的設計。主要實(shí)現對鏈路和數據各自的不同的任務(wù)操作情況。鏈路數據區與文件數據區分別需要保存各自的任務(wù)數據及狀態(tài)，另外，它是 GUI模塊變更LIST的依據，從而還需要保存下層協(xié)議所具備的狀態(tài)及數據。
(4)FC協(xié)議及物理功能模塊的設計。該部分主要描述任務(wù)發(fā)送協(xié)議與鏈路建立協(xié)議。
①鏈路建立的注冊過(guò)程：數據傳輸前，需要通過(guò)注冊建立發(fā)送端與接收端的鏈路。首先，發(fā)送端把待注冊的地址ID等信息嵌入幀信息中，發(fā)送幀信息給接收端;然后，接收端收到幀信息后，解讀出相關(guān)的信息，若符合幀的完整性等檢查，則兩端建立鏈路。若不滿(mǎn)足相關(guān)檢
查則終止該次注冊過(guò)程。
②鏈路的注銷(xiāo)過(guò)程：當需要注銷(xiāo)鏈路時(shí)，首先，發(fā)送端把待注銷(xiāo)的地址ID等信息嵌入幀信息中，發(fā)送幀信息給接收端;然后，接收端收到幀信息后，解讀出相關(guān)的信息，若符合幀的完整性等檢查，則兩端注銷(xiāo)鏈路，若不滿(mǎn)足相關(guān)檢查則終止該次注銷(xiāo)過(guò)程。
③數據傳輸過(guò)程：數據傳輸是鏈路建立的根本目的
2.3 Virtex-5開(kāi)發(fā)板的底層保證
(1)系統構造邏輯設計主要完成以下幾點(diǎn)功能：控制PCIE硬核實(shí)現與上層軟件交互;對上層傳輸數據加CRC校驗;完成FC鏈路初始化過(guò)程;完成FC流控功能;完成FC-2差錯處理;控制ROCKET I/O把上層軟件數據通過(guò)ROCKET I/O發(fā)送;控制ROCKET、I/O把接收恢復的數據傳輸到上層軟件。
(2)邏輯設計的模塊組成：底層邏輯控制模塊主要完成FC物理層通信，它主要包括發(fā)送模塊、接收模塊和PCIE控制模塊三部分，每個(gè)模塊又根據功能不同劃分多個(gè)子模塊，在PCIE控制模塊中，有一些緩存來(lái)存放接收模塊傳送過(guò)的數據和相應的數據信息，發(fā)送模塊也會(huì )從PCIE控制模塊的緩存中讀取數據傳送出去，其原理框圖如圖3所示。
數據發(fā)送模塊 該模塊通過(guò)讀取上位機的狀態(tài)信息來(lái)發(fā)送不同的信息，當ACK使能時(shí)，該模塊發(fā)ACK，當數據使能時(shí)，該模塊就發(fā)送固定幀數的數據，發(fā)送的數據是從緩存中讀取，CRC由該模塊添加?？臻e時(shí)就發(fā)送IDLE碼。
數據接收模塊 接收模塊包括接收控制模塊、CRC模塊和臨時(shí)緩存模塊。主要完成數據和鏈路控制幀以及準備信號的接收，并實(shí)現CRC校驗，根據幀頭來(lái)判斷不同類(lèi)型的數據幀或控制幀，并存入緩存中，同時(shí)將幀的相關(guān)信息也放入相應的緩存中。
PCIE接口控制模塊 該模塊主要根據PCIE總線(xiàn)上的地址對應的寄存器的值，譯碼成相應的使能把PCIE總線(xiàn)上數據寫(xiě)入相應的數據發(fā)送buf-f，ACK發(fā)送 buff反之根據邏輯輸入的使能，譯碼成對應的PCIE總線(xiàn)上對應地址的對應寄存器的值，并把數據接收的buffACK接收buff數據寫(xiě)入相應的 PCIE地址上。
2.4 最終實(shí)現
通過(guò)上位機與FPGA開(kāi)發(fā)板的結合，實(shí)現了光纖通道接口適配器的高速性。
3、結語(yǔ)
結合上位機與FPGA開(kāi)發(fā)板，使光纖通道在高速數據傳輸過(guò)程中接口處的設計得以實(shí)現。雖然該設計是結合上位機配合FPGA的形式才實(shí)現的，但從設計思路的角度而言，在實(shí)際開(kāi)發(fā)光纖通道接口適配器方面具有借鑒意義。
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