一种基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法及交换机与流程

本发明涉及控制器应用及系统设计与开发，尤其涉及一种基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法及交换机。

背景技术：

1、在现代网络环境中，交换机是必不可少的设备，通过交换机将多个设备连接在一起，能够实现数据在不同设备之间的传输。交换机内的仲裁机制是保证数据传输有序进行的重要技术。传统的交换机内的仲裁机制通常使用硬件电路或中断模块以及处理器（cpu）进行仲裁。

2、硬件电路虽然能够实现仲裁功能，但由于其固有的局限性，无法根据需求及时更改仲裁规则，因此在灵活性上有所欠缺。而中断模块加cpu的方法虽然可以实现更灵活的仲裁，但由于需要中断模块对cpu发起中断讯号，因此仲裁的速度较慢。

3、因此，现有技术在该领域中存在的问题主要体现在以下几个方面：

4、首先，在灵活性方面，硬件电路的仲裁规则无法根据需求及时更改，限制了其应用的广泛性和适应性；

5、其次，在速度方面，中断模块加cpu的方法由于需要等待中断讯号，因此仲裁的速度较慢，无法满足高速数据传输的需求；

6、最后，在传输讯号追踪方面，硬件电路无法直接、方便地追踪讯号，而使用中断模块加cpu的仲裁模块只能记录发生中断讯号及仲裁结果，并没有其他在交换机中正常传输的数据，这给故障诊断和问题排查带来了困难。

7、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本技术的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法及交换机，能够按需启动仲裁机制，提高仲裁的灵活性以及数据传输速度。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，包括以下步骤：

4、将交换机中的任意两个传输端口电连接，每个传输端口配置有唯一的端口地址；

5、在交换机内配置一控制单元，使所述控制单元与各个所述传输端口分别电连接；

6、所述传输端口同时发送请求讯号至其他所述传输端口和所述控制单元，所述请求讯号包括目标端口地址，所述目标端口地址为多个所述端口地址中的一个；

7、所述控制单元接收所述请求讯号并且判断是否存在多个所述请求讯号包括相同的目标端口地址，当且仅当所述控制单元判断存在多个所述请求讯号包括相同的所述目标端口地址时，所述控制单元启动仲裁机制以执行以下步骤：

8、所述控制单元暂停多个目标仲裁传输端口工作，多个所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号包括相同的目标端口地址；

9、所述控制单元根据多个所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号生成仲裁结果，所述仲裁结果包括第一端口地址，所述第一端口地址为多个所述目标仲裁传输端口对应的端口地址中的一个；所述控制单元控制所述第一端口地址对应的目标仲裁传输端口恢复工作。

10、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述仲裁结果还包括多个所述目标仲裁传输端口的排序；

11、所述控制单元按照所述排序依次控制各个所述目标仲裁传输端口恢复工作。

12、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元按照所述排序依次控制各个所述目标仲裁传输端口恢复工作，包括：

13、所述控制单元向所述排序中当前排序第一的目标仲裁传输端口发送恢复工作讯号，当前排序第一的目标仲裁传输端口为第一目标传输端口；

14、所述第一目标传输端口响应于接收所述恢复工作讯号则向其他所述传输端口和所述控制单元发送所述请求讯号，以向匹配所述目标端口地址的传输端口发送数据；

15、待匹配所述目标端口地址的传输端口完成数据的接收后，其向所述控制单元发送确认讯号；

16、所述控制单元响应于接收所述确认讯号，则清除当前所述排序中排序第一的目标仲裁传输端口并获得更新后的排序，重复执行以上步骤，直至所述排序清零。

17、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元还包括查修模块，所述查修模块被配置为记录仲裁信息，所述仲裁信息包括发起地址、接收地址和暂缓传输次数；其中，所述发起地址为所述目标仲裁传输端口所对应的端口地址，所述接收地址为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号所对应的目标端口地址，所述暂缓传输次数为所述目标仲裁传输端口被暂停工作的次数；

18、所述暂缓传输次数通过以下方式计数：

19、当所述控制单元向所述第一端口地址对应的目标仲裁传输端口发送恢复工作讯号时，其他目标仲裁传输端口对应的暂缓传输次数加一。

20、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元根据多个目标请求讯号以及所述暂缓传输次数生成所述仲裁结果，所述目标请求讯号为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号；

21、按照以下规则生成所述仲裁结果：

22、所述目标请求讯号的优先级越高，其对应的所述目标仲裁传输端口的排序越靠前；

23、所述暂缓传输次数越高，其对应的所述目标仲裁传输端口的排序越靠前。

24、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元根据多个所述目标请求讯号以及所述暂缓传输次数生成所述仲裁结果，还包括：

25、确定各个所述目标仲裁传输端口发送的所述目标请求讯号的优先级以及各个所述目标仲裁传输端口对应的暂缓传输次数；

26、针对每个所述目标仲裁传输端口，将其对应的所述优先级和所述暂缓传输次数进行加和/或乘运算并得到运算结果；

27、按照所述运算结果由大到小的顺序确定所述目标仲裁传输端口的排序并作为所述仲裁结果。

28、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元被配置为调用预设的各个请求讯号对应的优先级信息以确定多个所述目标请求讯号的优先级；和/或，

29、所述控制单元的内部预设有优先级判断规则，所述控制单元按照所述优先级判断规则确定多个所述目标请求讯号的优先级。

30、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述仲裁结果还包括恢复工作讯号，所述恢复工作讯号包括所述第一端口地址；

31、所述控制单元同时向各个所述传输端口发送所述恢复工作讯号；

32、各个所述传输端口接收所述恢复工作讯号并且将所述第一端口地址与自身的端口地址进行匹配，匹配一致的所述传输端口恢复工作。

33、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，不包括相同的目标端口地址的请求讯号所对应的传输端口保持工作。

34、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，配置交换机中的任意两个传输端口双向通讯连接。

35、根据本发明的另一方面，本发明提供了一种基于控制单元进行仲裁及讯号传输追踪的交换机，所述交换机包括多个传输端口和控制单元，任意两个所述传输端口电连接，每个所述传输端口配置有唯一的端口地址，所述控制单元与各个所述传输端口分别电连接；

36、所述交换机按照以下方式进行工作：

37、所述传输端口同时发送请求讯号至其他所述传输端口和所述控制单元，所述请求讯号包括目标端口地址，所述目标端口地址为多个所述端口地址中的一个；

38、所述控制单元接收所述请求讯号并且判断是否存在多个所述请求讯号包括相同的目标端口地址，当且仅当所述控制单元判断存在多个所述请求讯号包括相同的所述目标端口地址时，所述控制单元启动仲裁机制以执行以下步骤：

39、所述控制单元暂停多个目标仲裁传输端口工作，多个所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号包括相同的目标端口地址；

40、所述控制单元根据多个所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号生成仲裁结果，所述仲裁结果包括第一端口地址，所述第一端口地址为多个所述目标仲裁传输端口对应的端口地址中的一个；所述控制单元控制所述第一端口地址对应的目标仲裁传输端口恢复工作。

41、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元还包括查修模块，所述查修模块被配置为记录仲裁信息，所述仲裁信息包括发起地址、接收地址和暂缓传输次数；其中，所述发起地址为所述目标仲裁传输端口所对应的端口地址，所述接收地址为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号所对应的目标端口地址，所述暂缓传输次数为所述目标仲裁传输端口被暂停工作的次数；

42、所述暂缓传输次数通过以下方式计数：

43、当所述控制单元向所述第一端口地址对应的目标仲裁传输端口发送恢复工作讯号时，其他目标仲裁传输端口对应的暂缓传输次数加一。

44、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述控制单元根据多个目标请求讯号以及所述暂缓传输次数生成所述仲裁结果，所述目标请求讯号为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号；

45、按照以下规则生成所述仲裁结果：

46、所述目标请求讯号的优先级越高，其对应的所述目标仲裁传输端口的排序越靠前；

47、所述暂缓传输次数越高，其对应的所述目标仲裁传输端口的排序越靠前。

48、本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

49、a. 本发明提供的技术方案能够提高仲裁的灵活性：通过在交换机内配置一控制单元，使其可以同步接收所有传输端口发送的请求讯号，并且当且仅当控制单元判断存在多个请求讯号包括相同的目标端口地址时，才会启动仲裁机制，这种机制可以根据按需启动仲裁机制，从而提高了仲裁的灵活性，适应了不同应用场景的需求；

50、b. 本发明提供的技术方案能够提高数据传输速度：本发明的控制单元可以直接接收所有传输端口的请求讯号，并在同一时间内进行仲裁，因此相比于现有技术中需要等待中断讯号的中断模块加cpu的方法，本仲裁机制的仲裁速度更快，能够满足高速数据传输的需求，而且，由于传输端口同时发送请求讯号至其他传输端口和控制单元，在不需要仲裁的时候不会延迟传输端口的数据传输速度，并且在启动仲裁机制后，不涉及包括相同的目标端口地址的请求讯号不受影响，相应的传输端口之间的数据传输也不会受影响；

51、c. 本发明提供的技术方案能够增强传输讯号追踪能力：通过查修模块，控制单元可以同步接收所有传输端口的请求讯号及确认讯号，并将其记录成日志存储在查修模块中，因此，相比于现有技术中硬件电路无法直接记录仲裁日志，或者中断模块加cpu只能记录发生中断讯号及仲裁结果的情况，本发明的传输讯号追踪能力更强，有助于故障诊断和问题排查；

52、d. 本发明提供的技术方案能够优化资源利用：本发明的控制单元可以在交换机内实现仲裁功能，无需依赖外部cpu，从而优化了资源利用，降低了系统的复杂度和成本，能够优化资源利用率；

53、e. 本发明提供的技术方案能够提高系统稳定性：本发明的控制单元通过设置查修模块记录的请求讯号的发起地址、接收地址及暂缓传输次数，并根据暂缓传输次数调整任务的优先级，从而避免了低优先级任务因高优先级任务过多而无法进行传输甚至饿死的问题，提高了系统稳定性。

技术特征：

1.一种基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，所述仲裁结果还包括多个所述目标仲裁传输端口的排序；

3.根据权利要求2所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，所述控制单元按照所述排序依次控制各个所述目标仲裁传输端口恢复工作，包括：

4.根据权利要求1所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，所述控制单元还包括查修模块，所述查修模块被配置为记录仲裁信息，所述仲裁信息包括发起地址、接收地址和暂缓传输次数；其中，所述发起地址为所述目标仲裁传输端口所对应的端口地址，所述接收地址为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号所对应的目标端口地址，所述暂缓传输次数为所述目标仲裁传输端口被暂停工作的次数；

5.根据权利要求4所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，所述控制单元根据多个目标请求讯号以及所述暂缓传输次数生成所述仲裁结果，所述目标请求讯号为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号；

6.根据权利要求5所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，所述控制单元根据多个所述目标请求讯号以及所述暂缓传输次数生成所述仲裁结果，还包括：

7.根据权利要求5或6所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，所述控制单元被配置为调用预设的各个请求讯号对应的优先级信息以确定多个所述目标请求讯号的优先级；和/或，

8.根据权利要求1所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，所述仲裁结果还包括恢复工作讯号，所述恢复工作讯号包括所述第一端口地址；

9.根据权利要求1所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，不包括相同的目标端口地址的请求讯号所对应的传输端口保持工作。

10.根据权利要求1所述的基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法，其特征在于，配置交换机中的任意两个传输端口双向通讯连接。

11.一种基于控制单元进行仲裁及讯号传输追踪的交换机，其特征在于，所述交换机包括多个传输端口和控制单元，任意两个所述传输端口电连接，每个所述传输端口配置有唯一的端口地址，所述控制单元与各个所述传输端口分别电连接；

12.根据权利要求11所述的基于控制单元进行仲裁及讯号传输追踪的交换机，其特征在于，所述控制单元还包括查修模块，所述查修模块被配置为记录仲裁信息，所述仲裁信息包括发起地址、接收地址和暂缓传输次数；其中，所述发起地址为所述目标仲裁传输端口所对应的端口地址，所述接收地址为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号所对应的目标端口地址，所述暂缓传输次数为所述目标仲裁传输端口被暂停工作的次数；

13.根据权利要求12所述的基于控制单元进行仲裁及讯号传输追踪的交换机，其特征在于，所述控制单元根据多个目标请求讯号以及所述暂缓传输次数生成所述仲裁结果，所述目标请求讯号为所述目标仲裁传输端口发送的请求讯号；

技术总结
本发明公开了一种基于控制单元的交换机仲裁及讯号传输追踪方法及交换机，方法包括：在交换机内配置与各个传输端口电连接的控制单元；传输端口同时发送请求讯号至其他传输端口和控制单元，请求讯号包括目标端口地址，目标端口地址为多个端口地址中的一个；当且仅当控制单元判断存在多个请求讯号包括相同的目标端口地址时启动仲裁机制：控制单元暂停请求讯号包括相同的目标端口地址的多个目标仲裁传输端口工作并根据请求讯号生成仲裁结果，仲裁结果包括第一端口地址，第一端口地址为目标仲裁传输端口对应的端口地址中的一个，控制第一端口地址对应的目标仲裁传输端口恢复工作。本发明能够按需启动仲裁，提高仲裁的灵活性以及数据传输速度。

技术研发人员：陈家棋,唐菊飞
受保护的技术使用者：上海芯力基半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5