隨著科技的不斷進(jìn)步，在許多領(lǐng)域，為了盡量縮短整套系統(tǒng)的響應(yīng)延時，避免網(wǎng)絡(luò)通信的不可預(yù)測性，提高系統(tǒng)的逼真度，很多網(wǎng)絡(luò)都采用了先進(jìn)的實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。近年來，關(guān)于構(gòu)建實時網(wǎng)絡(luò)的核心部件反射內(nèi)存卡一直受到國外技術(shù)的束縛，對于眾多科研、試驗項目產(chǎn)生了較大影響。根據(jù)近年來各大院所機構(gòu)的實際需求，努力開發(fā)，成功研制出第一塊真正國產(chǎn)反射內(nèi)存產(chǎn)品—“spider”反射內(nèi)存。

如何保證系統(tǒng)節(jié)點間的高速實時互連？如何實現(xiàn)多余度系統(tǒng)從電源到控制器的全面冗余？全新的"spider"反射內(nèi)存皆能做到。獨家創(chuàng)新設(shè)計的總線公共存儲策略，多達(dá)1Ｇ內(nèi)存；性能優(yōu)異的2.5Ｇ光纖鏈路；極低的200ns延遲；尤其可靠的冗余IP核，各項先進(jìn)技術(shù)，將總線控制提升到全新高度。“spider”反射內(nèi)存一經(jīng)問市，隨即投入相關(guān)院所的科研項目中，取得了院所領(lǐng)導(dǎo)及員工的一致好評。在保證技術(shù)穩(wěn)定的前提下，本公司繼續(xù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。特別針對個別領(lǐng)域的特型板卡、定制功能推出多款系列產(chǎn)品來滿足客戶需求。

產(chǎn)品技術(shù)特點如下：

?  可靠的冗余IP核設(shè)計，實現(xiàn)多余度系統(tǒng)從電源到控制器，接口的全面冗余；

?  傳輸速率優(yōu)勢明顯，極短的數(shù)據(jù)傳輸延遲，可以實現(xiàn)實時連接的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸；

?  網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲小，適合于多節(jié)點大量數(shù)據(jù)的實時傳輸，節(jié)點數(shù)可達(dá)128個；

?  完全國內(nèi)自主研發(fā)，自主產(chǎn)權(quán)，如果所建立的系統(tǒng)需要擴(kuò)展，能夠得到有效的保證；

?  系統(tǒng)集成簡單，系統(tǒng)擴(kuò)展空間大，可擴(kuò)充性強，可無縫升級到多余度模式；

?  高速的、基于2.5G波特率的總線；

?  與操作系統(tǒng)和處理器無關(guān)，可以與通用的計算機和總線連接；

?  徹底省去軟件開發(fā)開銷和周期；

?  較低的管理費用和較高的抗干擾能力，節(jié)點間距離可達(dá)10公里（單模）

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

高實時性低開銷網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn)

目前主流公開的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如以太網(wǎng)所使用的TCP/IP協(xié)議雖然功能完備、運行穩(wěn)定，但其傳輸機制和服務(wù)方式都比較復(fù)雜冗余，實時性較差，不適合于多實時性有較高要求的領(lǐng)域。

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)通訊協(xié)議要在保證高實時性和穩(wěn)定性前提下，降低協(xié)議的復(fù)雜度。在保證網(wǎng)絡(luò)基本服務(wù)和傳輸穩(wěn)定性的前提下，盡量提高系統(tǒng)的傳輸性能、實時性及相應(yīng)速度。同時要有完整的錯誤處理機制，在錯誤發(fā)生的情況下保證錯誤不蔓延，有良好的自愈能力。

邊收邊轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式實現(xiàn)低延時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

在協(xié)議控制器設(shè)計上采用RFMMA(Reflective Memory Multiple Access)基于反射內(nèi)存的多模式存取技術(shù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)、IO、命令、中斷等多種數(shù)據(jù)傳輸模式。

在協(xié)議實現(xiàn)上，即協(xié)議控制器的設(shè)計上，要采取低延時的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略，將轉(zhuǎn)發(fā)延遲控制在1us以內(nèi)，這個對協(xié)議控制器實現(xiàn)提出了很高的挑戰(zhàn)。主要采用此一下方法：1）采用邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸模式，不采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，減小數(shù)據(jù)在單個節(jié)點上的轉(zhuǎn)發(fā)延遲，提高系統(tǒng)實時性。2）在協(xié)議設(shè)計時，優(yōu)化設(shè)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(zhuǎn)發(fā)時進(jìn)行快速判斷。3）設(shè)計了完備的數(shù)據(jù)幀回收機制，通過節(jié)點ID、傳輸計數(shù)器等方式保證了廢數(shù)據(jù)幀的可靠回收。同時，采用CRC校驗碼校驗數(shù)據(jù)的正確性。

一般的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)是都采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式，轉(zhuǎn)發(fā)延遲過大，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的延時加大，實時性降低。采用即時收/轉(zhuǎn)（邊收邊轉(zhuǎn)發(fā)）模式，在接收數(shù)據(jù)的同時完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，代替常用的存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式，只需4個時鐘周期便可完成判斷&轉(zhuǎn)發(fā)，典型數(shù)據(jù)幀是（長度256Byte）轉(zhuǎn)發(fā)延遲比存儲轉(zhuǎn)發(fā)縮短了30倍以上。實測延時小于0.6us。

光纖HUB的換網(wǎng)動態(tài)重構(gòu)及數(shù)據(jù)監(jiān)測技術(shù)

利用高速開關(guān)陣列及FPGA集成的高速收發(fā)器，構(gòu)建一個開關(guān)陣列，通過開關(guān)陣列的切換，形成內(nèi)外雙環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸通路，是光纖網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在邏輯上形成一個環(huán)形傳輸方式，并通過FPGA收發(fā)器實時采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控及故障節(jié)點的自診斷自隔離。

高速電路設(shè)計及仿真驗證技術(shù)

光纖反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)波特率2.5Gbps，電信號的這個數(shù)據(jù)通訊速率下傳輸，屬于高速電路設(shè)計。為保證數(shù)據(jù)可靠傳輸、保證系統(tǒng)的電磁兼容性、信號完整性，對電路板PCB設(shè)計提出了較高的要求。為保證設(shè)計質(zhì)量，采用了Cadence公司的SigXplorer軟件進(jìn)行電路仿真，對仿真結(jié)果進(jìn)行多輪迭代來改進(jìn)設(shè)計。