CN106961338A - 一种rtds仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法 - Google Patents
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Abstract
一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，设置转接模块将RTDS仿真仪中PB5处理器的MGT光纤接口转接为千兆网卡，千兆网卡通过千兆网线与外部装置连接，转接模块包括零拷贝数据传输单元和PHY以太网物理层接口，零拷贝数据传输单元将MGT光纤接口输出的高速串行数据处理后传输至PHY以太网物理层接口。可以直接与RTDS仿真仪连接使用，不需要外接配件；外部装置也只需具备千兆网卡，不需要其他物理接口，使用起来更加方便；通道数量多，可接收64个32位整数和发送64个32位整数；通信速率高，每个仿真步长均与MGT光纤接口进行一次接收和发送。
Description
技术领域
本发明涉及数据交换方法技术领域，特别是涉及一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法。
背景技术
RTDS是目前应用最广泛的电磁暂态实时仿真工具，它可以建立电力一次系统仿真模型，并与外部试验装置闭环连接，从而验证外部试验装置的性能。
外部试验装置与RTDS的接口，主要有两种形式：第一种是传统的模拟量和开关量，第二种是符合IEC61850的网络接口。RTDS能够提供这两种接口形式，能够方便地和外部试验装置连接。
但如果需要的通道数量很多，传统的模拟量和开关量方式受到很大限制；如果需要通信速度很快，IEC61850的网络接口也不能满足要求。
在外部装置研制的时候，采用第一种方式要求外部装置具有大量的物理接口；采用第二种方式要求外部装置具备IEC61850协议栈，并且通信速率也不一定满足要求。
因此，针对现有技术不足，提供一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，该RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法将MGT光纤接口转接为千兆网卡，千兆网卡的网容量大，且转换过程中每个仿真步长都可以进行数据交换，提高仿真频率，通道数量多，避免数据的拷贝，从而最小化传输延时。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，设置有转接模块，转接模块将RTDS仿真仪中PB5处理器的MGT光纤接口转接为千兆网卡，千兆网卡通过千兆网线与外部装置连接；
转接模块包括零拷贝数据传输单元和PHY以太网物理层接口，零拷贝数据传输单元将MGT光纤接口输出的高速串行数据处理后传输至PHY以太网物理层接口。
具体而言的，零拷贝数据传输单元包括SER/DES转换模块、DRRAM存储器和MAC以太网协议接口，DRRAM存储器为双接口存储器，DRRAM存储器将SER/DES转换模块输出的数据进行缓冲，DPRAM存储器通过DMA数据传输方式与MAC以太网协议接口直接交换数据。
进一步的，SER/DES转换模块将MGT光纤接口输出的高速串行数据转为并行数据。
进一步的，DRRAM存储器与SER/DES转换模块和MAC以太网协议接口为双向电连接。
具体而言的，SER/DES转换模块分为外部接口单元、控制单元、SER接收单元和DES发送单元；
DPRAM分为Rx DPRAM存储单元和Tx DPRAM存储单元；
外部接口单元与MGT光纤接口连接；
MAC以太网协议接口将数据以DMA传输方式导入Tx DPRAM存储器的MAC帧头内，MAC帧头电连接SER接收单元，SER接收单元通过外部接口发送至MGT光纤接口上；
MGT光纤接口将信号通过外部接口发送到SER/DES转换模块上，DES发送单元将数据发送至Rx DPRAM存储器内部的MAC帧头内，MAC帧头以DMA传输方式到MAC以太网协议接口上。
优选的，SER/DES转换模块接收到的MGT光纤接口发出的信号为高速串行信号，转换后的高速串行信号具有独立的地址线、数据线和读写信号。
进一步的，读写信号采用突发读写方式。
优选的，Tx DPRAM存储器的MAC帧头和Rx DPRAM存储器内部的MAC帧头为同一个MAC帧头。
具体而言的，SER接收单元和DES发送单元中的每个仿真步长均能接收64个32位整数和发送64个32位整数。
优选的，所述每个仿真步长均与MGT光纤接口进行一次接收和发送。
发明的RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，设置转接模块将RTDS仿真仪中PB5处理器的MGT光纤接口转接为千兆网卡，可以直接与RTDS仿真仪连接使用，不需要外接配件；外部装置也只需具备千兆网卡，不需要其他物理接口，使用起来更加方便；通道数量多，可接收64个32位整数和发送64个32位整数；通信速率高，每个仿真步长均与MGT光纤接口进行一次接收和发送。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法的硬件组成图。
图2是本发明一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法SER/DES转换模块的通信接口。
图3是本发明一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法图2的接脚功能表格。
图4是本发明一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法零拷贝数据传输的示意图。
在图1至图4中，黑色方块为MGT光纤接口。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1。
如图1-4所示，一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，设置有转接模块，转接模块将RTDS仿真仪中PB5处理器的MGT光纤接口转接为千兆网卡，千兆网卡通过千兆网线与外部装置连接。
转接模块包括零拷贝数据传输单元和PHY以太网物理层接口，零拷贝数据传输单元将MGT光纤接口输出的高速串行数据处理后传输至PHY以太网物理层接口，可直接与RTDS仿真仪连接使用，不需要外接配件，使用更加方便。
零拷贝数据传输单元包括SER/DES转换模块、DRRAM存储器和MAC以太网协议接口，SER/DES转换模块将MGT光纤接口输出的高速串行数据转为并行数据，DRRAM存储器为双接口存储器，DRRAM存储器与SER/DES转换模块和MAC以太网协议接口为双向电连接，DRRAM存储器将SER/DES转换模块输出的数据进行缓冲，DPRAM存储器通过DMA数据传输方式与MAC以太网协议接口直接交换数据。
SER/DES转换模块分为外部接口单元、控制单元、SER接收单元和DES发送单元。
SER接收单元和DES发送单元中的每个仿真步长均能接收64个32位整数和发送64个32位整数，通道数量多，从而简化了接口形式，且64个整数可根据需要直接解析，不需要复杂的通信协议，每个仿真步长均与MGT光纤接口进行一次接收和发送，增强通信的速率。
DPRAM分为Rx DPRAM存储单元和Tx DPRAM存储单元。外部接口单元与MGT光纤接口连接。MAC以太网协议接口将数据以DMA传输方式导入Tx DPRAM存储器的MAC帧头内，MAC帧头电连接SER接收单元，SER接收单元通过外部接口发送至MGT光纤接口上。
MGT光纤接口将信号通过外部接口发送到SER/DES转换模块上，DES发送单元将数据发送至Rx DPRAM存储器内部的MAC帧头内，MAC帧头以DMA传输方式到MAC以太网协议接口上。
Tx DPRAM存储器的MAC帧头和Rx DPRAM存储器内部的MAC帧头为同一个MAC帧头。
通过共用缓冲内存避免数据的拷贝，实现零拷贝数据传输，从而减少传输延时最大化吞吐量，MAC以太网协议接口报文比SER/DES转换模块报文多一个MAC帧头，而64个32位整数的数据部分是相同的；通过将DES发送单元的发送和SER接收单元的接收来增加MAC帧头的长度，这样就可以使两侧共用数据缓冲内存；MAC帧头的内容在程序初始化时，填写所需的目的地址、源地址、报文类型信息。
需要说明的是，本发明简化了接口的形式，通过MGT光纤接口并使用高速串行协议进行新号传输，通过SER/DES转换模块将高速串行信号转换为并行信号，并导入DPRAM存储器中，由于MGT光纤接口和MAC以太网协议接口的时钟频率不同，对信号进行数据缓冲，再通过DMA传输方式，直接将信号导入PHY以太网物理层接口处，导入传输的过程通过公用缓冲内存避免了数据的拷贝，从而实现数据的零拷贝，最后再使用PHY以太网物理层接口对MAC以太网协议接口的数据进行串行化导至千兆网卡内实现快速数据的交换。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：设置有转接模块，转接模块将RTDS仿真仪中PB5处理器的MGT光纤接口转接为千兆网卡，千兆网卡通过千兆网线与外部装置连接；
转接模块包括零拷贝数据传输单元和PHY以太网物理层接口，零拷贝数据传输单元将MGT光纤接口输出的高速串行数据处理后传输至PHY以太网物理层接口。
2.根据权利要求1所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：零拷贝数据传输单元包括SER/DES转换模块、DRRAM存储器和MAC以太网协议接口，DRRAM存储器为双接口存储器，DRRAM存储器将SER/DES转换模块输出的数据进行缓冲，DPRAM存储器通过DMA数据传输方式与MAC以太网协议接口直接交换数据。
3.根据权利要求2所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：SER/DES转换模块将MGT光纤接口输出的高速串行数据转为并行数据。
4.根据权利要求2所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：DRRAM存储器与SER/DES转换模块和MAC以太网协议接口为双向电连接。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：SER/DES转换模块分为外部接口单元、控制单元、SER接收单元和DES发送单元；
DPRAM分为Rx DPRAM存储单元和Tx DPRAM存储单元；
外部接口单元与MGT光纤接口连接；
MAC以太网协议接口将数据以DMA传输方式导入Tx DPRAM存储器的MAC帧头内，MAC帧头电连接SER接收单元，SER接收单元通过外部接口发送至MGT光纤接口上；
MGT光纤接口将信号通过外部接口发送到SER/DES转换模块上，DES发送单元将数据发送至Rx DPRAM存储器内部的MAC帧头内，MAC帧头以DMA传输方式到MAC以太网协议接口上。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：SER/DES转换模块接收到的MGT光纤接口发出的信号为高速串行信号，转换后的高速串行信号具有独立的地址线、数据线和读写信号。
7.根据权利要求6所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：读写信号采用突发读写方式。
8.根据权利要求5所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：Tx DPRAM存储器的MAC帧头和RxDPRAM存储器内部的MAC帧头为同一个MAC帧头。
9.根据权利要求5所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：SER接收单元和DES发送单元中的每个仿真步长均能接收64个32位整数和发送64个32位整数。
10.根据权利要求9所述的一种RTDS仿真仪与千兆网卡快速交换数据的方法，其特征在于：所述每个仿真步长均与MGT光纤接口进行一次接收和发送。
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