【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软件无线电，尤其涉及一种基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法。
技术介绍
1、在传统的软件无线电系统中，通常会使用多种不同的处理器架构，比如dsp(数字信号处理器)、fpga(现场可编程门阵列)和gpp(通用处理器)等，来构建硬件平台。使用这些处理器的主要目的是为了增强计算能力和降低功耗。然而，这种做法的缺点是降低了器件的可编程性。同时，由于平台采用的是分布式和异构的特性，这使得管理和连接各个组件变得更为困难，从而限制了整个系统的灵活性。
2、为了解决上述问题，我国提出了一种针对软件定义无线电(sdr)的通信标准，称为srtf。这个标准为开发软件无线电系统提供了一个统一且可移植的框架。在这个框架下，各种不同的通信装备应该按照软件通信体系架构(sca)的标准进行设计、生产和研发。
3、调制解调硬件抽象层(mhal)是这个架构中的一个核心组件。它的作用是屏蔽硬件平台的底层通信机制，并定义了一组标准的通信接口。通过这些接口，分布式组件之间可以更轻松地进行互联互通。这样做的目的是为了满足各种不同的通信业务需求。例如，对于需要进行宽带模数转换、数模转换、射频转换以及信号处理的业务，需要的是实时性和处理速度。而对于存储和备份等业务，需要的是稳定性。管理配置类业务对速度的要求一般较低，而对带宽的要求则较低。
4、然而，mhal规范只对报文格式有要求，但对于报文路由以及传输性能指标和特性并没有做出规定。这导致在sca架构下mhal组件的通信效率并不高。换句话说，虽然mhal提供了一种标准
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提出一种基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法，以解决现有技术中存在的sca框架在实际场景下波形数据传输效率低的问题。
2、本专利技术具体的技术方案如下：
3、一种基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法，包括基于虚拟通道技术在fpga上mhal的功能模块设计，具体包括：
4、虚拟通道队列检测器与分配器，用于接收由地址映射模块生成的报文头部信息，并检测报文的队列id和优先级，同时，检测后级存储器模块的状态和信用量，分配相应的虚拟通道；
5、虚拟通道队列，用于对数据报文进行排队，排队的机制基于报文的优先级序列号，序列号越低，优先级越高；
6、地址映射模块，用于维护一张逻辑地址ld到虚拟通道的映射表；
7、缓存区反压模块，用于转发数据报文，包括存储转发数据包模式和直通数据转发模式；
8、调度管理模块，用于对收发模块的业务流数据进行虚拟通道的分配、调度和管理。
9、具体地，基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法，还包括基于虚拟通道技术在fpga上mhal的功能模块测试，包括步骤：
10、步骤1：启动应用组件，配置地址映射模块，创建逻辑地址到虚拟通道的映射表；
11、步骤2：配置a个数据源发送模块的逻辑地址，并确保它们连接到mhal节点a的不同端口；配置a个的接收模块的本地逻辑地址，并确保它们连接到mhal节点a的相应端口；
12、步骤3：在mhal节点b上重复步骤2，为本地逻辑地址做对应的配置；
13、步骤4：应用组件启动开始接收数据的程序，以启动发送模块发送数据，对应用组件接收到的数据进行校验。
14、具体地，在虚拟通道队列中：当报文入队时，会获取队首元素并对队列进行编号命名，同时释放报文的长度和优先级信息，缓存区反压模块的信用量会减少；当报文出队时，输出报文传输完成信号，缓存区反压模块的信用量会增加，并告知调度管理模块报文传输已完成。
15、具体地，在地址映射模块中，接收mhal数据报文的头部信息，生成优先级、队列id的信息；检测虚拟通道缓冲区的数据包信息，与虚拟通道分配器合作分配适当带宽的物理通道，并通知电路交换结构；电路交换结构触发开关，将虚拟通道与物理通道打通进行输出报文传输。
16、具体地，在存储转发数据包模式下，缓存区反压模块主要承担阻塞的角色，当有数据报文到达时，缓存区反压模块首先检测缓存区是否还有足够的存储空间，如果存储空间不足，它将产生一个反压信号，并将该数据报文的优先级、端口号的头部信息告知其他虚拟通道，其他虚拟通道根据这些信息决定是否存储并转发该数据报文。
17、具体地，在直通数据转发模式下，数据报文直接从输入端传输到输出端，而不需要在缓存区中进行存储，提供了一种低延迟的数据通道。
18、具体地，步骤2中，假设a设置为4，其具体实现方式为：
19、步骤2.1：在mhal节点a中，数据源发送模块的逻辑地址分别设置为11、22、33和44，而接收模块的本地逻辑地址则分别为55、66、77和88；
20、步骤2.2在mhal节点b上，接收模块的本地逻辑地址设置为11、22、33和44，而发送模块的逻辑地址则设置为55、66、77和88；
21、步骤2.3：对于mhal节点a，进行以下配置：逻辑地址为11的端口，设置优先级为0；逻辑地址为22的端口，优先级设置为1；对于逻辑地址为33和44的端口，将优先级分别设置为2和3。
22、具体地，步骤4测试基于虚通道技术mhal业务数据通信速率及丢包率，具体包括以下步骤：
23、步骤4.1：应用组件启动接收程序，同时开始计数接收到的数据包；
24、步骤4.2：发送模块被启动，发送模块自带mhal包计数功能，并在每个数据包的尾部添加了crc校验位以进行错误检测；发送模块发送一定时间后，停止发送数据；
25、步骤4.3：应用组件检查接收到的crc校验值和包计数，并与发送模块的包计数进行对比；统计丢包率，并测量各个逻辑地址的时延。
26、本专利技术的有益效果在于：
27、(1)本mhal硬件抽象层屏蔽底层硬件接口，向上层的波形开发人员提供统一的数据接口，这一设计使得开发人员无需关注底层硬件细节，从而更加专注于实现波形应用的功能，简化开发过程，提高开发效率；
28、(2)虚拟通道的加持可以将链路划分为几个独立的逻辑通道，满足不同波形组件的传输特性，这种设计使得数据流量可以根据不同的需求进行灵活的配置和管理；
29、(3)每个虚拟通道分配一定的物理链路带宽，并控制多个流量类型的互动；这种设计可以保证重要数据能够优先传输，并避免了延迟敏感数据的传输受到其他类型流量的影响；
30、(4)通过逻辑地址与物理地址的映射，传输报文设计优先级，高优先级的报文支持抢占虚拟通道带宽；通过优先级的设计和支持抢占功能，可以更好地满足不同类型流量的需求，进一步提高数据传输效率。
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1.一种基于虚通道技术的FPGA上MHAL的实现方法，其特征在于，包括基于虚拟通道技术在FPGA上MHAL的功能模块设计，具体包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚通道技术的FPGA上MHAL的实现方法，其特征在于，还包括基于虚拟通道技术在FPGA上MHAL的功能模块测试，包括步骤：
3.根据权利要求1所述的基于虚通道技术的FPGA上MHAL的实现方法，其特征在于，在所述虚拟通道队列中：当报文入队时，会获取队首元素并对队列进行编号命名，同时释放报文的长度和优先级信息，缓存区反压模块的信用量会减少；当报文出队时，输出报文传输完成信号，缓存区反压模块的信用量会增加，并告知调度管理模块报文传输已完成。
4.根据权利要求1所述的基于虚通道技术的FPGA上MHAL的实现方法，其特征在于，在所述地址映射模块中，接收MHAL数据报文的头部信息，生成优先级、队列ID的信息；检测虚拟通道缓冲区的数据包信息，与虚拟通道分配器合作分配适当带宽的物理通道，并通知电路交换结构；电路交换结构触发开关，将虚拟通道与物理通道打通进行输出报文传输。
5.根据权利要求
6.根据权利要求1所述的基于虚通道技术的FPGA上MHAL的实现方法，其特征在于，在直通数据转发模式下，数据报文直接从输入端传输到输出端，而不需要在缓存区中进行存储，提供了一种低延迟的数据通道。
7.根据权利要求2所述的基于虚通道技术的FPGA上MHAL的实现方法，其特征在于，所述步骤2中，假设a设置为4，其具体实现方式为：
8.根据权利要求2所述的基于虚通道技术的FPGA上MHAL的实现方法，其特征在于，所述步骤4测试基于虚通道技术MHAL业务数据通信速率及丢包率，具体包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法，其特征在于，包括基于虚拟通道技术在fpga上mhal的功能模块设计，具体包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法，其特征在于，还包括基于虚拟通道技术在fpga上mhal的功能模块测试，包括步骤：
3.根据权利要求1所述的基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法，其特征在于，在所述虚拟通道队列中：当报文入队时，会获取队首元素并对队列进行编号命名，同时释放报文的长度和优先级信息，缓存区反压模块的信用量会减少；当报文出队时，输出报文传输完成信号，缓存区反压模块的信用量会增加，并告知调度管理模块报文传输已完成。
4.根据权利要求1所述的基于虚通道技术的fpga上mhal的实现方法，其特征在于，在所述地址映射模块中，接收mhal数据报文的头部信息，生成优先级、队列id的信息；检测虚拟通道缓冲区的数据包信息，与虚拟通道分配器合作分配适当带宽的物理通道，并通知电路交换结构；电路交换结构触发开关，将虚拟通道与物...
【专利技术属性】
技术研发人员：常坤，许生，姜华夏，时志杰，
申请(专利权)人：上海介方信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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