【摘要】：UM-BUS總線是一種可動態(tài)重構(gòu)的高速高可靠通信總線,提出了一種三段式通道健康狀態(tài)檢測方法,構(gòu)建了一個通道健康狀態(tài)表,實現(xiàn)了通道故障的在線實時檢測與動態(tài)標(biāo)記,通過動態(tài)重構(gòu)將通信數(shù)據(jù)動態(tài)分配到健康通道上進(jìn)行傳輸,保證了總線在通道出現(xiàn)故障的情況下的正確通信.通過UM-BUS總線實際系統(tǒng)測試與仿真驗證表明,此設(shè)計的故障檢測方法,可以有效地檢測各種通道與節(jié)點故障,能夠滿足UM-BUS總線系統(tǒng)的應(yīng)用需求.
【圖文】：

ｂ／ｓ；通過多通道的動態(tài)冗余與故障重構(gòu)，可實現(xiàn)對最多３１個通道故障的動態(tài)容錯；采用主從命令應(yīng)答式的遠(yuǎn)程存儲訪問協(xié)議，為系統(tǒng)提供了靈活的遠(yuǎn)程非智能擴(kuò)展能力．ＵＭ－ＢＵＳ總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖１所示．圖１ＵＭ－ＢＵＳ總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖２所示，ＵＭ－ＢＵＳ通信協(xié)議分為處理層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層三個層次．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層又分為數(shù)據(jù)緩沖子層、傳輸子層和ＭＡＣ子層．處理層是ＵＭ－ＢＵＳ通信協(xié)議模型的最上層，完成總線通信的管理工作并將部分信息反饋給外接設(shè)圖２ＵＭ－ＢＵＳ總線協(xié)議模型與數(shù)據(jù)流圖備或上層應(yīng)用．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層完成通道故障管理與數(shù)據(jù)動態(tài)分配功能，是ＵＭ－ＢＵＳ總線協(xié)議的核心部分．其中數(shù)據(jù)緩沖子層提供了一個２６０×３２位數(shù)據(jù)緩沖存儲器，用來在通信過程中對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；ＭＡＣ子層完成通道管理、故障檢測、通道健康狀態(tài)表維護(hù)、通道數(shù)據(jù)組幀與解幀等功能；傳輸子層實現(xiàn)通信數(shù)據(jù)的分組傳輸，，根據(jù)通道健康狀態(tài)表，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在健康通道的均衡分配．ＵＭ－ＢＵＳ總線使用雙絞線傳輸，采用８ｂ／１０ｂ編碼方式，物理層完成數(shù)據(jù)編解碼、差錯校驗、字符同步、時鐘同步等功能．?dāng)?shù)據(jù)通信時，發(fā)送端通過處理層構(gòu)建通信數(shù)據(jù)包，暫存到數(shù)據(jù)緩沖層．然后由傳輸子層根據(jù)來自ＭＡＣ子層的通道健康狀態(tài)信息表對待發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)重構(gòu)，將數(shù)據(jù)包動態(tài)均衡的分配到所有的可用通道上．物理層對分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行收發(fā)的包裝，經(jīng)過８ｂ／１０ｂ編解碼轉(zhuǎn)換成比特流傳送．在接收端，物理層對比特流進(jìn)行時鐘同步，８ｂ／１０ｂ解碼，通道數(shù)據(jù)解包．然后由傳輸子層根據(jù)來自ＭＡＣ子層的通道健康狀態(tài)信息表對

微電子學(xué)與計算機２０１５年階段；③檢測結(jié)果確認(rèn)階段．每個階段分別由主節(jié)點或從節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的檢測包．由于檢測包采用固定格式，傳輸時間均為９０～１１６位時，因此，將各個階段時間長度均固定為１２８個ＵＭ－ＢＵＳ總線傳輸位時（在通道速率為１００Ｍｂ／ｓ時，共１２８０ｎｓ）．圖４ＵＭ－ＢＵＳ總線故障檢測算法示意圖（１）主節(jié)點故障檢測流程對于主節(jié)點，收到上層的檢測啟動信號后，進(jìn)入檢測命令發(fā)送階段①，從所有通道上同時向從節(jié)點分別發(fā)送一個檢測命令包，并啟動一個定時器，定時到１２８位時后，轉(zhuǎn)入檢測狀態(tài)應(yīng)答階段②．在檢測狀態(tài)應(yīng)答階段②，主節(jié)點將其定時器清０，重新開始定時，從各通道上接收從節(jié)點發(fā)送的檢測應(yīng)答包．定時至１２８位時后，轉(zhuǎn)入檢測結(jié)果確認(rèn)階段③．進(jìn)入檢測結(jié)果確認(rèn)階段③，主節(jié)點同樣將定時器清０，重新開始定時．然后，從所有收到檢測應(yīng)答包的通道上向從節(jié)點發(fā)送檢測確認(rèn)包．待定時至１２８位時后，結(jié)束通道檢測過程，更新主節(jié)點中的通道健康狀態(tài)表．通道檢測過程中，若某一通道能夠收到檢測應(yīng)答包，表示主從節(jié)點可以通過該通道正常通信，在健康狀態(tài)表中將其標(biāo)記為健康通道．否則，通道線路或節(jié)點出現(xiàn)了故障，主、從節(jié)點不能在該通道上正常通信，將其標(biāo)記為故障通道．（２）從節(jié)點故障檢測流程對于從節(jié)點，其通道檢測過程是被動的．當(dāng)某一通道收到給本節(jié)點的檢測命令包后，從節(jié)點立即進(jìn)入檢測命令發(fā)送階段①，并啟動一個定時器．由于檢測包傳送時間為９０～１１６位時，從節(jié)點最快要在檢測命令包發(fā)出９０位時后才能完全收到它．因此，從節(jié)點的定時器

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8 于

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