一种增强RapidIO网络工作稳定性的方法及系统与流程

本发明涉及机载嵌入式计算机产品高可靠性设计，具体为一种增强rapidio网络工作稳定性的方法及系统。

背景技术：

1、rapidio总线作为一种嵌入式系统内总线，在机载航空领域中具有广泛的应用。rapidio总线具备高带宽、低延时的特性，同时具备硬件纠错与重传机制，能够满足高性能嵌入式系统内部海量数据进行互传的需求。与pcie总线的树形主从结构不同，rapidio总线支持点对点互联，支持通过交换器芯片构建复杂的网络拓扑，网络中任意节点都可以直接进行通信，数据无需经过主控节点收发即可快速在系统中进行传输。

2、通过rapidio交换芯片构建的网络，通常由一个带处理器的设备作为网络维护节点，在系统启动过程中负责对系统中的设备进行枚举，按照配置表配置路由、分配各设备的标识符和空间，在系统运行过程中对网络中的节点状态进行监控管理。由于rapidio节点种类多样，包括数据处理单元、大容量存储单元、信号处理单元、智能处理单元等，会在系统初始化过程中出现因启动时间不同、端口故障、标识符不一致等情况导致的节点枚举不成功，或在工作过程中出现节点设备偶发掉线的情况。现有维护操作通过维护包访问完成rapidio网络的初始化以及设备的故障检测及恢复，维护操作只能访问设备的寄存器域，如果目标设备不在线，无法对维护操作事务完成相应操作。在实际应用中，交换芯片的错误和状态寄存器包含多个标志位，仅检测端口是否处于正常状态的单一标志位，无法准确判断端口是否真正处于可通信状态，容易出现标志位显示端口正常但实际端口通信异常的情况，导致异常节点无法被有效识别和恢复。如果没有相应的处理方法，会导致掉线的节点无法恢复上线，影响系统性能。

3、因此，需要一种能够对交换芯片的错误和状态寄存器进行综合判断，并在初始化枚举阶段和运行阶段对异常节点进行有效恢复的设计方法，确保rapidio网络的高可靠性运行。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种增强rapidio网络工作稳定性的方法及系统，通过对rapidio交换芯片的错误和状态寄存器进行多标志位综合判断，在初始化枚举阶段和运行阶段识别并恢复可恢复的异常节点，解决rapidio网络初始化过程中部分节点枚举失败无法上线和运行过程中部分节点偶发掉线后无法重新上线的问题，提升rapidio网络的稳定性。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、第一方面，本技术提供了一种增强 rapidio 网络工作稳定性的设计方法，包括以下步骤：

4、步骤1、在rapidio 网络初始化枚举阶段，基于完成基础配置的 rapidio 交换芯片，通过维护读操作读取各端口的错误和状态寄存器，对多个标志位进行综合判断以识别异常端口，对可恢复的异常端口执行复位恢复操作后重新进行枚举，得到所有端口状态正常的完整节点枚举结果；

5、步骤2、在rapidio 网络运行阶段，基于完整节点枚举结果，以预设检测周期对交换芯片各端口的错误和状态寄存器进行轮询，结合多标志位综合判断与节点身份验证方法，对异常掉线的可恢复节点执行端口复位恢复操作，使掉线节点重新上线。

6、优选的，步骤1中所述多个标志位包括端口就绪标志位、输出错误停止标志位和输入错误停止标志位；当端口就绪标志位有效但输出错误停止标志位或输入错误停止标志位被置位时，判定该端口处于可恢复异常状态。

7、优选的，步骤1中所述对可恢复的异常端口执行复位恢复操作包括：

8、对异常端口依次执行关闭操作与使能操作，清除输出错误停止标志位与输入错误停止标志位的置位状态，完成端口异常状态复位。

9、优选的，步骤1中所述完成基础配置包括：解析系统配置表，完成路由配置、各设备标识符分配、输入输出空间配置，初始化设备标识符表与端口状态表，完成交换芯片路由表与基础寄存器的配置，执行初步网络枚举操作。

10、优选的，步骤2中所述多标志位综合判断包括：

11、对端口就绪标志位、输出错误停止标志位和输入错误停止标志位进行联合校验；当端口就绪标志位有效且输出错误停止标志位和输入错误停止标志位均未置位时，判定该端口基础状态正常。

12、优选的，步骤2中所述节点身份验证方法包括：

13、在端口基础状态正常后，通过维护读操作读取该端口所连接设备的标识符寄存器，将读取到的设备标识符与系统配置表中的期望标识符进行比对；若一致，则确认对应节点在线；若不一致，则判定节点掉线。

14、优选的，步骤2中在对各端口进行轮询检测之前，还包括：先读取主控处理器端口的错误和状态寄存器，若主控处理器端口状态不满足预设正常条件，则先对主控处理器端口执行关闭和使能操作。

15、优选的，所述复位恢复操作包括端口关闭与使能操作、端口链路重新训练或传输速率降级中的至少一种。

16、第二方面，本技术提供了一种增强rapidio网络工作稳定性的设计系统，其特征在于，包括：

17、初始化枚举模块，用于在rapidio网络初始化枚举阶段，基于完成基础配置的rapidio交换芯片，通过维护读操作读取各端口的错误和状态寄存器，对多个标志位进行综合判断以识别异常端口，对可恢复的异常端口执行复位恢复操作后重新进行枚举，得到所有端口状态正常的完整节点枚举结果；

18、运行检测恢复模块，用于在rapidio网络运行阶段，基于完整节点枚举结果，以预设检测周期对交换芯片各端口的错误和状态寄存器进行轮询，结合多标志位综合判断与节点身份验证方法，对异常掉线的可恢复节点执行端口复位恢复操作，使掉线节点重新上线。

19、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述的增强rapidio网络工作稳定性的设计方法的步骤。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

21、本技术提供的增强rapidio网络工作稳定性的设计方法，针对现有rapidio网络仅依靠端口就绪标志位判断链路状态、无法识别端口隐性传输异常的痛点，构建了覆盖初始化枚举与运行全周期的故障检测恢复机制。rapidio 交换芯片端口因传输异常触发错误停止标志位置位时，端口就绪标志位仍可能保持有效，形成“链路显示正常、实际无法传输”的隐性故障；传统方案直接执行枚举或节点身份读取，会导致初始化节点枚举失败、运行阶段掉线节点无法恢复，甚至触发处理器总线异常。本方法通过对端口错误和状态寄存器的多标志位联合校验，在初始化阶段先识别并复位异常端口再执行枚举，在运行阶段先清除端口错误状态再开展节点身份验证，借助端口关闭与使能操作清除错误标志、恢复链路传输能力。该方法无需新增硬件电路，仅通过软件逻辑优化即可解决隐性故障导致的节点失联问题，有效提升网络初始化一次成功率与运行阶段故障自愈能力，降低运维干预成本，适配机载等高可靠嵌入式应用场景，具备良好的工程落地性与推广价值。

22、本技术还提出了一种增强rapidio网络工作稳定性的系统、一种电子设备和一种计算机存储介质，具备上述增强rapidio网络工作稳定性的方法的全部优势。