大規模系統應采用分布式網絡架構，同時應具有開放性和良好的可擴展性，以適應不斷變化的應用環境和需求;系統中各模塊分工處理不同類型數據，應具有相對的獨立自主性，同時又在不同的層次上相互關聯，能實現相互訪問和協同工作;系統也應具有良好的集成性，在功能層次上需要有效的組件構造框架，在組件層次上則應有統一的數據交互平臺[1]。

基于以上分析，我們選用CPCI總線作為分布式系統的數據通信平臺。CPCI總線技術是PCI總線技術和成熟的歐式卡組裝技術的結合，在電氣、邏輯和軟件功能方面，它與PCI標準完全兼容，又突破了PCI標準4個插槽的限制，相較于VME總線模塊價位低，具有開放性、易于擴展、高密度等優點，同時達到99.999%的高可用性。采用CPCI總線技術以及硬件接口設計規范，能運用其多模塊插卡式的設計優點，支持多業務的分布式處理，并實現模塊化數據處理單元的無縫連接，為分布式數據交換提供高速、可靠的保證，非常適合作為分布式系統業務處理通信平臺，也適于在通信及嵌入式系統中的廣泛應用[2-4]。

本文給出一種基于CPCI總線的通信系統設計，系統采用分布式網絡架構，支持多種分組交換業務的處理及數據交互。文章首先給出系統結構及原理設計，并針對分布式業務處理模塊跨總線通信的難點，提出基于“抽屜機制”的報文存儲和地址信息維護策略，描述了數據無干擾傳輸等關鍵技術的實現，最后給出技術總結和展望。

2.系統總體設計

2.1系統結構特點

我們所設計的分布式系統結構如圖1所示。系統中不同設備板卡獨立對相應業務數據進行處理，將其轉化為統一的IP數據進行互通，并維護各自的路由表獨立完成數據轉發。系統將與特定業務網絡的接口分布到各種設備板卡中進行標準的接入信道適配，并將各類網絡數據分布到各板卡進行處理和轉發，實現了集中配置與分布式接入和數據處理的完美結合。

在CPCI分布總線架構中，背板為總線交換提供物理連接、電路保證，背板上系統插槽提供總線仲裁、時鐘分配和背板上各板卡重新啟動等功能;外設插槽上可安放簡單的接口板、智能從屬裝置或總線控制裝置[2,3]。每塊CPCI板卡均有處理器和嵌入式實時系統，處理器采用Motorola的PowerPC-860，同時采用PLX公司的9054和9056PCI橋芯片在PowerPC-860和CPCI總線之間架起一條高效穩定的傳輸橋梁。PLX9054/9056芯片實現了CPCI主控設備的功能，支持PCI2.2規程，簡化了對連接PowerPC的設計，兼容性較好，很容易擴展成66MHz時鐘及64bit的PCI總線，特別是PLX9056內嵌總線仲裁器，能減小系統規模，使系統更穩定[5]。

圖1數據通信系統結構圖

2.2系統資源共享與信息互通

系統采用基于CPCI的單總線多處理器/多操作系統的分布式架構，系統中各塊板卡均擁有獨立的CPU和操作系統、地址和內存空間以及獨立的I/O和中斷，可獨立完成數據操作，每塊板卡可看作一臺計算機主機。分布式系統形成的拓撲結構為一個全連通的網絡，網絡中每個節點都能夠直接訪問其它節點;從CPCI總線傳輸的角度看，所有插槽上的板卡都是對等的，都能夠充當master主動發起總線傳輸。針對這種基于總線的分布式架構，我們設計了跨總線的內存訪問機制，將系統中其它板卡的系統內存或者設備內存（比如內存擴展卡）映射到本地地址空間，然后以與系統內存相同的方式訪問被映射的內存，這樣每塊板卡都能夠訪問到總線上其他板卡的內存資源了。

2.3統一規范的訪問接口

異構網絡通過標準信道適配接入分布式系統，語音、X.25、串口數據等非IP數據經由數據適配模塊轉換成IP數據，系統中各板卡的嵌入式實時系統對數據進行處理和交互。各種異構網絡掛接在嵌入式系統中相應網絡設備上，網絡設備驅動調用CPCI總線驅動提供的統一接口實現實時系統與總線之間的數據傳輸。發送數據時，網絡設備驅動通過總線驅動控制橋芯片進行地址轉換、數據轉發、中斷產生等工作，生成相應的總線操作將數據送往總線;接收數據時，總線驅動響應中斷，接收總線上相應地址段的數據，在中斷服務程序中進行數據解析、地址轉換、數據轉發、其他中斷產生等操作。我們采用Linux操作系統，其網絡系統主要是基于UNIX的socket機制，系統協議棧和驅動程序之間通過專門的數據結構（sk_buff）傳遞數據。實時系統內核與CPCI總線間數據傳輸流程如圖2所示：

圖2數據傳輸流程圖

3.關鍵技術

3.1報文存儲的“抽屜機制”

系統中各板卡共用一條CPCI總線，我們提出基于“抽屜機制”的報文存儲策略，以保證板卡間數據無干擾傳輸。在板卡加入系統的初始化階段，系統板為總線上每塊板卡分配獨立的PCI總線地址區間，其他板卡向其發送數據時將數據寫往指定地址區域。一塊板卡會接收來自不同板卡的數據，為避免各板卡往同一基址發送數據所引起的干擾，同一板卡地址區域內又為其他板卡分配大小相同的獨立讀寫空間，我們將它命名為“抽屜”。這樣來自某板卡的數據會被送到其對應“抽屜”，每次數據依序存放而非覆蓋，以保證板卡數據處理時間。當數據長度超出抽屜剩余空間時，則似環狀buffer從頭開始存放。“抽屜機制”如圖3所示，左邊方塊代表總線上不同板卡，右邊則是PCI總線地址空間。板卡B對應地址范圍從a點到e點，其中ab點之間空間僅用于板卡A向B進行數據傳送，bc點之間空間僅用于板卡C向B進行數據傳送，以此類推。