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          基于網(wǎng)絡編碼的多信源組播通信系統(tǒng),包括源代碼,原理圖等 (三)

          作者: 時間:2018-08-31 來源:網(wǎng)絡 收藏

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201808/388146.htm

          ③decode_control_sm

          該模塊的功能是按照輪詢策略,控制decoder解碼儲存在DRAM中的數(shù)據(jù)包。通過查詢CAM中的數(shù)據(jù)包的存儲地址,將查詢到的地址輸出給DRAM讀寫控制模塊,從而找到解碼所需要的數(shù)據(jù),同時將要查詢的數(shù)據(jù)包的信源號和代的編號發(fā)送給解碼模塊。若不能查找到解碼因子,則將信號Pkt_not_find置為有效電平,通知decoder無法解碼,同時將狀態(tài)轉到解碼下一個數(shù)據(jù)包的狀態(tài)上。在開始查找CAM時,要等待儲存一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包,在我們的系統(tǒng)里面,暫定為32。

          狀態(tài)機處理控制流程如圖3.4-13:

          圖3.4-13:decode_control_sm狀態(tài)機及數(shù)據(jù)處理流程

            6、decoder

            decoder是整個解碼路由器的核心之一,它的主要功能是接收來自DRAM的編碼后的IP數(shù)據(jù)包,在decode_control_panel模塊的控制下對數(shù)據(jù)包進行解碼,它包括多個小模塊,其整體圖和內(nèi)部結構圖如3.4-14和3.4-15所示:

            

            圖3.4-14 decoder整體結構圖

            

            圖3.4-15:decoder內(nèi)部結構圖

           ?、?header_parser

            分析接收到的數(shù)據(jù)包,如果已經(jīng)被編碼,根據(jù)包頭提取信源號、代號、長度和系數(shù)給運算控制模塊,如果沒有被編碼,則查詢解碼標志寄存器,如果已經(jīng)解碼并儲存在二級緩存中,則該數(shù)據(jù)包只是一個解碼因子,把數(shù)據(jù)發(fā)送到fwd_sel,若沒有解碼,則同時發(fā)送到capsulation和forward sel。如果數(shù)據(jù)是編碼后的數(shù)據(jù)包,則將數(shù)據(jù)包去掉包頭后將數(shù)據(jù)發(fā)送給forward sel模塊。當發(fā)送到最后的64位數(shù)據(jù)時,eop信號有效,指明是數(shù)據(jù)包的最后有效字節(jié)。

            下圖所示為輸入輸出接口圖3.4-16:

            

            圖3.4-16:header_parser模塊圖

          其輸入輸出端口列表如下:

          信號名稱

          位寬bits

          I/O

          描述

          in_rdy

          1

          O

          數(shù)據(jù)輸出輸入允許信號

          out_data

          64

          I

          輸入的數(shù)據(jù)包的data_bus

          out_ctrl

          8

          I

          輸入數(shù)據(jù)包的ctrl_bus

          data_vld

          1

          I

          輸入數(shù)據(jù)有效

          rd_dcod_reg_req_0

          1

          O

          讀取解碼標志位請求

          rd_dcod_src_gen_0

          12

          O

          要讀取的數(shù)據(jù)包的信源號和代編號

          req_ack_vld_0

          1

          I

          輸入有效

          alredy_decod_0

          1

          I

          解碼標志(“1”代表已經(jīng)解碼,“0”代表未解碼)

          Uncod_data

          64

          O

          未編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)總線

          Uncod_ctrl

          8

          O

          未編碼數(shù)據(jù)包的控制總線

          Wr_vld

          1

          O

          寫capsulation數(shù)據(jù)有效

          Out_rdy

          1

          I

          輸出capsulation允許信號

          fwd_rdy

          1

          I

          輸出fwd_sel允許信號

          out_vld

          1

          O

          輸出fwd_sel有效

          pay_load

          64

          O

          輸出fwd_sel數(shù)據(jù)(不含包頭)

          eop

          4

          O

          最后指示一個有效字節(jié)的指示

          uncod

          1

          O

          指明輸出的數(shù)據(jù)包是否編碼

          src_gen_num

          12

          O

          Decoder接收到的數(shù)據(jù)包的信源號和代的編號

          len_0

          16

          O

          被編碼的第一個數(shù)據(jù)包的有效載荷的長度

          len_1

          16

          O

          被編碼的第二個數(shù)據(jù)包的有效載荷的長度

          coef_0

          8

          O

          被編碼的第一個數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

          coef_1

          8

          O

          被編碼的第二個數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

          hp_info_vld

          1

          O

          輸出信息有效

          encod_pkt_trans_fi

          1

          O

          編碼數(shù)據(jù)包傳輸完畢標志

          oc_info_vld

          1

          I

          解碼控制輸入信息有效

          uncod_pkt_need

          1

          I

          未編碼的數(shù)據(jù)包是/否解碼因子(1=是,0=否)

          圖3.4-17所示為狀態(tài)機處理流程:

          圖3.4-17:header_parser狀態(tài)機處理流程

          ② forwd_sel

          該模塊功能主要是轉發(fā)數(shù)據(jù)包:接收來自header_parser的數(shù)據(jù)包,若uncod=0,則表明數(shù)據(jù)包是編碼后數(shù)據(jù)包,將已經(jīng)編碼后的數(shù)據(jù)包的載荷轉換為72bits后,將數(shù)據(jù)發(fā)送到RAM讀寫控制器,否則發(fā)送到decod_operation。當有反饋輸入請求時,若輸出到decod_operation 的數(shù)據(jù)線空閑時,將反饋數(shù)據(jù)發(fā)送到decod_operation。

          本模塊的端口列表如下:

          信號名稱

          位寬bits

          I/O

          信號描述

          fwd_rdy

          1

          O

          輸入fwd_sel允許信號

          out_vld

          1

          I

          輸入fwd_sel有效

          pay_load

          64

          I

          輸入fwd_sel數(shù)據(jù)總線(不含包頭)

          eop

          4

          I

          最后指示一個有效字節(jié)的指示

          uncod

          1

          I

          指明輸出的數(shù)據(jù)包是否編碼

          wr_req

          1

          O

          寫RAM請求

          encod_data

          72

          O

          寫RAM的數(shù)據(jù)總線

          ram_data_vld

          1

          O

          數(shù)據(jù)有效

          encod_data_eop

          4

          O

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          wr_ack

          1

          I

          寫RAM響應

          uncod_data_vld

          1

          O

          輸出至dcod_operation的數(shù)據(jù)有效

          uncod_data_factor

          64

          O

          輸出至dcod_operation的數(shù)據(jù)總線

          uncod_data_eop

          4

          O

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          dcod_rdy

          1

          I

          輸出至dcod_operation允許信號

          fd_back_ack

          1

          O

          接受反饋響應

          fd_back_vld

          1

          I

          反饋數(shù)據(jù)有效標志

          fd_back_req

          1

          I

          反饋請求

          fd_back_data

          64

          I

          反饋數(shù)據(jù)總線

          fd_back_data_eop

          4

          I

          反饋數(shù)據(jù)結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          ③ RAM讀寫控制器

          在寫數(shù)據(jù)時,先從運算控制模塊中得出要儲存的RAM號,接著RAM讀寫控制器將從收到forward sel 模塊收到的數(shù)據(jù)存到片內(nèi)RAM里面去。在讀數(shù)據(jù)時,根據(jù)dcod_operation模塊提供的ram號,從相應的ram中讀取數(shù)據(jù),由于使用的是雙端口ram,因此讀寫可以同時進行。模塊信號列表如下:

          信號名稱

          位寬bits

          I/O

          信號描述

          wr_req

          1

          I

          寫RAM請求

          encod_data

          72

          I

          寫RAM的數(shù)據(jù)總線

          ram_data_vld

          1

          I

          數(shù)據(jù)有效

          encod_data_eop

          4

          I

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          wr_ack

          1

          O

          寫RAM響應

          wr_ram_num

          2

          I

          要寫入的RAM號

          info_vld

          1

          I

          數(shù)據(jù)有效標志

          req_ram_num

          1

          O

          讀RAM號請求

          rd_ram_num

          2

          I

          需要讀取數(shù)據(jù)的RAM號

          rd_req

          1

          I

          讀RAM請求

          ram_data_eop

          4

          O

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          ram_data

          72

          O

          讀RAM的數(shù)據(jù)總線

          ram_vld

          1

          O

          讀RAM數(shù)據(jù)有效

          RAM讀寫時序圖如圖3.4-18:

          圖3.4-18:RAM讀寫時序

          每個RAM由雙端口block RAM組成,位寬為72位,深度為180,因此讀寫的地址位寬均為8位。由于RAM的讀寫控制時序是固定的,所以在此不再贅述。

          ④ operation_control

          運算控制(operation_control)是decoder模塊的控制核心,它和decode_control_panel配合,完成對編碼數(shù)據(jù)包的解碼。

          輸入輸出信號列表:

          信號名稱

          位寬bits

          I/O

          信號描述

          Pkt_vld

          1

          I

          要解碼的數(shù)據(jù)包輸出有效標志

          Pkt_decoding

          12

          I

          正在解碼的數(shù)據(jù)包的信源號、代編號

          Decod_com

          1

          O

          數(shù)據(jù)包解碼完成標志

          has_other_factor

          1

          I

          有另外一個解碼因子

          Pkt_not_find

          1

          I

          所需要解碼數(shù)據(jù)包未找到

          pkt_need_src_gen

          12

          O

          解碼需要的數(shù)據(jù)包

          need_pkt_vld

          1

          O

          所需數(shù)據(jù)包有效

          src_gen_num

          12

          I

          Decoder接收到的數(shù)據(jù)包的信源號和代的編號

          len_0

          16

          I

          被編碼的第一個數(shù)據(jù)包的有效載荷的長度

          len_1

          16

          I

          被編碼的第二個數(shù)據(jù)包的有效載荷的長度

          coef_0

          8

          I

          被編碼的第一個數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

          coef_1

          8

          I

          被編碼的第二個數(shù)據(jù)包的編碼系數(shù)

          hp_info_vld

          1

          I

          輸入信息有效

          encod_pkt_trans_fi

          1

          I

          編碼數(shù)據(jù)包傳輸完畢標志

          oc_info_vld

          1

          O

          解碼控制輸出信息有效

          uncod_pkt_need

          1

          O

          未編碼的數(shù)據(jù)包是/否解碼因子(1=是,0=否)

          wr_ram_num

          2

          O

          要寫入的RAM號

          info_vld

          1

          O

          數(shù)據(jù)有效標志

          req_ram_num

          1

          I

          讀RAM號請求

          rd_info_req

          1

          I

          讀取解碼信息請求

          dcod_info_vld

          1

          O

          解碼信息有效

          ram_num

          2

          O

          解碼數(shù)據(jù)包的所存儲的RAM號

          coef_mut

          8

          O

          乘法系數(shù)

          coef_div

          8

          O

          除法系數(shù)

          cap_info_req

          1

          I

          封裝信息請求

          dcod_comp

          1

          I

          解碼封裝完成

          cap_info_vld

          1

          O

          封裝信息有效

          need_feed_back

          1

          O

          需要反饋

          pkt_len

          16

          O

          數(shù)據(jù)包長度

          src_num

          4

          O

          數(shù)據(jù)包的信源號

          gen_num

          8

          O

          數(shù)據(jù)報的代編號

          Operation_control模塊的主要功能是:接收header_parser發(fā)送過來的數(shù)據(jù),通過計算和比較后與decode control panel,告訴decode control panel解碼所需要的數(shù)據(jù)包和解碼完成標志;給RAM讀寫給出RAM號(即存儲在哪個RAM中);給decode operation模塊提供解碼所需要的系數(shù)和RAM號;給capsulation模塊提供源IP和是否需要反饋數(shù)據(jù)的命令,其控制狀態(tài)如圖3.4-19下:

          圖3.4-19:Operation_control狀態(tài)機處理流程

          ⑤ decode operation

          decode operation是解碼運算模塊,它將來自fwd_sel模塊的未編碼的數(shù)據(jù)和來自RAM的編碼數(shù)據(jù)完成減法和除法運算,還原被編碼的數(shù)據(jù)。解碼后將數(shù)據(jù)總線的位寬恢復為64bits。解碼運算模塊的端口列表如下:

          信號名稱

          位寬bits

          I/O

          信號描述

          dcod_payload

          64

          O

          解碼后的數(shù)據(jù)包的有效載荷

          end_payload

          4

          O

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          payload_vld

          1

          O

          輸出數(shù)據(jù)有效

          wr_rdy

          1

          I

          輸出數(shù)據(jù)允許信號

          uncod_data_vld

          1

          I

          輸入至dcod_operation的數(shù)據(jù)有效

          uncod_data_factor

          64

          I

          輸入至dcod_operation的數(shù)據(jù)總線

          uncod_data_eop

          4

          I

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          dcod_rdy

          1

          O

          輸入至dcod_operation允許信號

          rd_ram_num

          2

          O

          需要讀取數(shù)據(jù)的RAM號

          rd_req

          1

          O

          讀RAM請求

          ram_data_eop

          4

          I

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          ram_data

          72

          I

          讀RAM的數(shù)據(jù)總線

          ram_vld

          1

          I

          讀RAM數(shù)據(jù)有效

          rd_info_req

          1

          O

          讀取解碼信息請求

          dcod_info_vld

          1

          I

          解碼信息有效

          ram_num

          2

          I

          解碼數(shù)據(jù)包的所存儲的RAM號

          coef_mut

          8

          I

          乘法系數(shù)

          coef_div

          8

          I

          除法系數(shù)

          為了快速完成解碼運算,我們在此采取并行除法的方法使之能快速解碼,解碼運算的算法圖如圖3.4-20:

          圖3.4-20 decoder_operation內(nèi)部的并行除法

          ⑥ capsulation

          Capsulation是解碼運算的最后一個模塊,其主要功能是封裝解碼后的數(shù)據(jù)包。其主要任務是:(1)接收來自decode operation和header_parser的數(shù)據(jù);(2)將來自header_parser的未編碼的數(shù)據(jù)包去掉NCP包頭;(3)計算新的包頭校驗和,更新TTL;(4)置位解碼標志寄存器;(5)將來自decode operation模塊的數(shù)據(jù),先向運算控制模塊詢問是否要反饋,若需要,則將數(shù)據(jù)反饋至forward_sel模塊;(6)恢復IP數(shù)據(jù)包頭;(7)將IP包頭和有效載荷封裝好,并恢復ctrl_bus和module header,將其一起同步發(fā)送出去。

          端口信號列表如下:

          信號名稱

          位寬bits

          I/O

          信號描述

          decoder_in_rdy

          1

          I

          輸出至SRAM允許信號

          decoder_in_wr

          1

          O

          輸出有效

          decoder_in_data

          64

          O

          輸出至SRAM數(shù)據(jù)總線

          decoder_in_ctrl

          8

          O

          輸出至SRAM控制總線

          set_req

          1

          O

          置位請求

          set_src_gen

          12

          O

          需要置位的數(shù)據(jù)包(表示已經(jīng)解碼完畢)

          set_info_vld

          1

          O

          置位信息有效

          set_ack

          1

          I

          置位請求響應

          cap_info_req

          1

          O

          封裝信息請求

          dcod_comp

          1

          O

          解碼封裝完成

          cap_info_vld

          1

          I

          封裝信息有效

          need_feed_back

          1

          I

          需要反饋

          pkt_len

          16

          I

          數(shù)據(jù)包長度

          src_num

          4

          I

          數(shù)據(jù)包的信源號

          gen_num

          8

          I

          數(shù)據(jù)報的代編號

          dcod_payload

          64

          I

          解碼后的數(shù)據(jù)包的有效載荷

          end_payload

          4

          I

          數(shù)據(jù)包結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          payload_vld

          1

          I

          輸入數(shù)據(jù)有效

          wr_rdy

          1

          O

          輸入數(shù)據(jù)允許信號

          fd_back_ack

          1

          I

          接受反饋響應

          fd_back_vld

          1

          O

          反饋數(shù)據(jù)有效標志

          fd_back_req

          1

          O

          反饋請求

          fd_back_data

          64

          O

          反饋數(shù)據(jù)總線

          fd_back_data_eop

          4

          O

          反饋數(shù)據(jù)結束標志,指明最后一個有效字節(jié)

          Uncod_data

          64

          I

          未編碼數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)總線

          Uncod_ctrl

          8

          I

          未編碼數(shù)據(jù)包的控制總線

          Wr_vld

          1

          I

          寫capsulation數(shù)據(jù)有效

          Out_rdy

          1

          O

          輸入數(shù)據(jù)包允許信號

          封裝過程中的狀態(tài)轉換圖如圖3.4-21:

          圖3.4-21capsulation封裝包頭流程圖

          7、SRAM讀寫控制器

          SRAM讀寫控制的作用是:①將capsulation模塊來的數(shù)據(jù)寫入SRAM中,寫入時按照代的大小和信源號寫入block中。SRAM按照地址分為3個區(qū)域,每個區(qū)域存儲對應由一個信源。每個區(qū)域分為256個block,每個block深度是400,寬度為36bits,可以存儲1800字節(jié)的數(shù)據(jù)(即至少可容納一個正常大小的IP數(shù)據(jù)包)。②讀取數(shù)據(jù)時按照block逐個讀取,讀取后的數(shù)據(jù)直接發(fā)送至output_arbiter。在每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)包后,對解碼標志寄存器復位。

          SRAM讀寫控制器的端口列表如下:

          信號名稱

          位寬bits

          I/O

          信號描述

          decoder_in_rdy

          1

          O

          寫SRAM控制器允許信號

          decoder_in_wr

          1

          I

          輸入有效

          decoder_in_data

          64

          I

          輸入至SRAM控制器數(shù)據(jù)總線

          decoder_in_ctrl

          8

          I

          輸入至SRAM控制器控制總線

          reset_req

          1

          O

          復位請求

          reset_src_gen

          12

          O

          需要復位的數(shù)據(jù)包(表示解碼后已發(fā)送完畢)

          reset_info_vld

          1

          O

          復位信息有效

          reset_ack

          1

          I

          復位請求響應

          dcod_data_0

          64

          O

          輸出的IP數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)總線

          dcod_ctrl_0

          8

          O

          輸出的IP數(shù)據(jù)包的控制總線

          wr_vld_0

          1

          O

          輸出有效

          wr_rdy_0

          1

          I

          發(fā)送數(shù)據(jù)允許標志

          sram_addr

          19

          O

          Sram讀/寫地址

          sram_we

          1

          O

          Sram寫使能

          sram_bw

          4

          O

          SRAM寫入控制信號

          sram_wr_data

          36

          O

          SRAM寫數(shù)據(jù)總線

          sram_rd_data

          36

          I

          SRAM讀數(shù)據(jù)總線

          sram_tri_en

          1

          O

          SRAM寫三態(tài)控制

          SRAM的讀寫時序如圖3.4-22:

          圖3.4-22 SRAM讀寫時序


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          關鍵詞: 通信

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