光纖反射內存網關鍵技術

高實時性低開銷網絡通訊協議的設計與實現

目前主流公開的網絡協議，如以太網所使用的TCP/IP協議雖然功能完備、運行穩定，但其傳輸機制和服務方式都比較復雜冗余，實時性較差，不適合于多實時性有較高要求的領域。

光纖反射內存網通訊協議要在保證高實時性和穩定性前提下，降低協議的復雜度。在保證網絡基本服務和傳輸穩定性的前提下，盡量提高系統的傳輸性能、實時性及相應速度。同時要有完整的錯誤處理機制，在錯誤發生的情況下保證錯誤不蔓延，有良好的自愈能力。

邊收邊轉的數據轉發模式實現低延時數據轉發

在協議控制器設計上采用RFMMA(Reflective Memory Multiple Access)基于反射內存的多模式存取技術，支持數據、IO、命令、中斷等多種數據傳輸模式。

在協議實現上，即協議控制器的設計上，要采取低延時的數據轉發策略，將轉發延遲控制在1us以內，這個對協議控制器實現提出了很高的挑戰。主要采用此一下方法：1）采用邊收邊轉發的數據傳輸模式，不采用存儲轉發模式，減小數據在單個節點上的轉發延遲，提高系統實時性。2）在協議設計時，優化設計，壓縮信息頭的長度，并將重要信息都放在信息頭前面，以方便轉發時進行快速判斷。3）設計了完備的數據幀回收機制，通過節點ID、傳輸計數器等方式保證了廢數據幀的可靠回收。同時，采用CRC校驗碼校驗數據的正確性。

一般的網絡接口設備在轉發數據是都采用存儲轉發的方式，轉發延遲過大，導致整個系統的延時加大，實時性降低。采用即時收/轉（邊收邊轉發）模式，在接收數據的同時完成處理和轉發，代替常用的存儲轉發模式，只需4個時鐘周期便可完成判斷&轉發，典型數據幀是（長度256Byte）轉發延遲比存儲轉發縮短了30倍以上。實測延時小于0.6us。

光纖HUB的換網動態重構及數據監測技術

利用高速開關陣列及FPGA集成的高速收發器，構建一個開關陣列，通過開關陣列的切換，形成內外雙環的數據傳輸通路，是光纖網絡數據在邏輯上形成一個環形傳輸方式，并通過FPGA收發器實時采集數據實現網絡狀態的監控及故障節點的自診斷自隔離。

高速電路設計及仿真驗證技術

光纖反射內存網絡波特率2.5Gbps，電信號的這個數據通訊速率下傳輸，屬于高速電路設計。為保證數據可靠傳輸、保證系統的電磁兼容性、信號完整性，對電路板PCB設計提出了較高的要求。為保證設計質量，采用了Cadence公司的SigXplorer軟件進行電路仿真，對仿真結果進行多輪迭代來改進設計。

    反射內存卡的通訊區別于其它常規的通訊方式，是一種無需軟件參與而實現數據共享的通訊方式。以PCI5565為例，PCI5565在系統中映射一個128M的內存空間，應用程序將采集的數據寫入板載的的內存中，而將這個內存中的數據共享到其它節點是由硬件來完成，硬件完成將數據以幀的方式傳遞到下一個節點，由于采用2.125G的光纖通訊這個速度是非常快的，縮短了數據同步的時間，在一些系統中可以認為兩個內存中的數據是完全一樣的。在實時性更高的系統中而且這個時間是可以預測的，因此在一些ms級或更低仿-真周期的仿-真系統中反射內存網的優勢非常明顯。

        反射內存網區別于通用的通訊方式，但價格和成本一直比較高，不能像傳統網絡那樣可以將成本做到很低，這限制了反射內存的應用，在一些成本敏感的系統中，只能是與常規網絡互為補充。但反射內存的易用性降低了軟件開發的成本和周期，節省了CPU開銷，易于理解和使用，減小了系統的復雜度，縮短了系統研發周期減小了風險，這些優點使反射內存卡得到更多的應用。

        目前反射內存網最為廣泛的應用是在實時仿-真系統，在這種系統中各個功能模塊劃分得十分清楚。負責采集數據的計算機，負責模型解算的計算機，負責圖像顯示的計算機，負責數據輸出的計算機。負責系統綜合控制的計算機等等，可以擴充和減少節點，進行分布外理。軟件開發也可以在不同的OS中進行。這使得多個員工合作快速開發出一個健壯的系統成為可能。

當然反射內存卡有更多的應用領域，這種可由設計人員自由發揮的，靈活設計系統。