動態(tài)可重構(gòu)高速串行總線(UM-BUS)具有多通道并發(fā)冗余的特征以及遠(yuǎn)程存儲訪問能力,可為CPS、物聯(lián)網(wǎng)中底層傳感器與執(zhí)行單元的遠(yuǎn)程接入提供一種高速可靠的解決方案。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于UM-BUS總線連接的以太網(wǎng)卡的Linux驅(qū)動程序,解決了通過PCIe、UM-BUS兩種總線進(jìn)行設(shè)備跨總線訪問的難題,實(shí)現(xiàn)了UM-BUS總線連接的以太網(wǎng)設(shè)備的驅(qū)動操作。使用第三方網(wǎng)絡(luò)通信軟件進(jìn)行文件傳輸測試,網(wǎng)絡(luò)通信功能正常穩(wěn)定,通信速率與標(biāo)準(zhǔn)PCIe網(wǎng)卡基本一致,滿足了CPS系統(tǒng)中通過UM-BUS總線上連接的以太網(wǎng)設(shè)備與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的需求。

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圖1基于UM-BUS總線的CPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在基于UM-BUS總線的CPS應(yīng)用系統(tǒng)中，以太網(wǎng)MAC控制器的連接方式如圖1所示，其中所使用的以太網(wǎng)是百兆網(wǎng)，PC通過PCIe總線與UM-BUS主控制器相連，UM-BUS主從控制器通過UM-BUS總線相連，UM-BUS從控制器與以太網(wǎng)MAC控制器連接。PC采用Linux操作系統(tǒng)，....

圖2以太網(wǎng)MAC控制器的描述符表結(jié)構(gòu)圖

以太網(wǎng)MAC控制器是基于描述符鏈表進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，由發(fā)送控制器和接收控制器組成。圖2所示的描述符表有1KB描述符存儲區(qū)，描述符分為發(fā)送描述符和接收描述符。一個描述符共兩個32位字，占用8字節(jié)，因此描述符表最多可以存儲128個描述符。每一個描述符包含一個控制字和一個指針，指針指向?qū)?...

圖3UM-BUS總線設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)框圖

PCIe模塊實(shí)現(xiàn)對總線設(shè)備媒介層的PCIe設(shè)備訪問，UM-BUS擴(kuò)展板卡通過PCIe接口接入主機(jī)，上層應(yīng)用程序發(fā)起的對以太網(wǎng)的訪問以及對UM-BUS總線的訪問最終都通過PCIe模塊傳遞給硬件設(shè)備；UM-BUS總線模塊實(shí)現(xiàn)對UM-BUS總線設(shè)備的訪問，包括對UM-BUS總線存儲空間....

圖4Linux網(wǎng)卡驅(qū)動層次結(jié)構(gòu)圖

Linux的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于BSDUNIX的socket機(jī)制，在系統(tǒng)和驅(qū)動程序之間定義有專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sk＿buff)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞[3]，操作系統(tǒng)支持對發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存，提供流量控制機(jī)制，提供對多協(xié)議的支持[4]。Linux系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動定義為了4個層，從上往....

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