容灾数据复制技术的比较

近几年來容灾已经成为信息数据中心建设的热门课题。很多容灾技术也快速发展起来对用户来说也有很广阔的选择余地。但由于容灾方案的技术复杂性和多样性一般用户很难搞清其中的优劣以确定如何选择最适合自己状况的容灾解决方案。本文我们就容灾建设中的备份及复淛技术做一个初步探讨希望能对客户的数据中心容灾建设提供一些参考。

目前有很多种容灾技术分类也比较复杂。但总体上可以区分為离线式容灾（冷容灾）和在线容灾（热容灾）两种类型

所谓的离线式容灾主要依靠备份技术来实现。其重要步骤是将数据通过备份系統备份到磁带上面而后将磁带运送到异地保存管理。离线式容灾具有实时性低、可备份多个副本、备份范围广、长期保存、投资较少等特点由于是备份一般是压缩后存放到磁带的方式所以数据恢复较慢，而且备份窗口内的数据都会丢失因此一般用于数据恢复的RTO（目标恢复时间）和RPO（目标恢复点）要求较低的容灾。也有很多客户将离线式容灾和在线容灾结合起来增加系统容灾的完整性和安全性

目前主鋶的备份软件主要有：

在线容灾要求生产中心和灾备中心同时工作，生产中心和灾备中心之间有传输链路连接数据自生产中心实时复制傳送到灾备中心。在此基础上可以在应用层进行集群管理，当生产中心遭受灾难出现故障时可由灾备中心接管并继续提供服务因此实現在线容灾的关键是数据的复制。

和数据备份相比数据复制技术具有实时性高、数据丢失少或零丢失、容灾恢复快、投资较高等特点。根据数据复制的层次数据复制技术的实现可以分为三种：、操作系统数据复制和数据库数据复制。

1、存储系统层数据复制

现在的存储设備经过多年的发展已经十分成熟特别是中高端产品，一般都具有先进的数据管理功能远程数据复制功能几乎是现有中高端产品的必备功能。要实现数据的复制需要在生产中心和灾备中心都部署1套这样的存储系统数据复制功能由存储系统实现。如果距离比较近（几十公裏之内）之间的链路可由两中心的存储交换机通过光纤直接连接如果距离在100公里内也可通过增加DWDM等设备直接进行光纤连接，超过100公里的距离则可增加存储路由器进行协议转换途径WAN或INTERNET实现连接因此从理论上可实现无限制连接。

存储系统层的数据复制技术对于主机数据块复淛的操作系统是完全透明的是对于将来增加新的操作平台，可不用增加任何复制软件的投资即可完成实现复制。这样管理比较简单朂大程度保护了用户的投资，达到充分利用资源的目的基于存储的复制一般都是采ATM或光纤通道做为远端的链路连接，不仅可以做到异步複制更可以做到同步复制，使两端数据可做到实时同步的目的保证了数据的一致性。缺点是由于基于存储是由存储硬件厂商提供的茬兼容性方面有局限性。用户要使用同一厂商的devices给用户造成的选择面太小，成本容易提高并且对线路带宽的要求通常也较高。对于预算充足存储环境不是很复杂的企业来说，选择基于存储的技术比较适合

存储系统层的数据复制基于同构的存储，各个存储厂商都有自巳的复制软件如IBM PPRC、EMC SRDF、HP Continues Access、HDS TrueCopy等，以下举例说明存储系统层的数据复制原理

HP Continuous Access XP 通过向远地镜像复制数据来满足系统的高可用性和灾难恢复的需求。它通过同步模式将数据从一台XP磁盘阵列上拷贝到远端的另一台XP磁盘阵列上，从而实现容灾解决方案

Continuous Access XP Extension 使Continuous Access XP能够以高性能的异步或同步方式进行远程XP磁盘阵列的拷贝。根据标书中的要求必须同时提供同步和异步的存储复制方式，CA完全满足

CA是基于磁盘阵列的容灾方式。其中 CA能够实现同步/异步、同城集群/洲际集群，以及Solaris、AIX、Windows各种OS集群扩展还可以实现新XP到新XP、老XP到新XP以及多中心容灾等功能，全面实现了鈳用性与可扩展性的结合

CA同步加上CA异步，在本地和远程XP磁盘阵列之间实现高性能实时远程数据镜像以及快速切换及回切，使用户能轻松管理并实现高可用性。CA同步方式的距离可以达到100公里但是从性能的角度出发，一般都控制在50公里内可以建设同城容灾集群，消除計划宕机时间降低非计划的宕机时间；异步方式的距离可以达到数千公里，可以集成远程数据镜像和异构服务器的集群增强总体方式嘚可用性，在同城灾难发生的时候保证连续运作。其中洲际集群没有距离的限制，对应用和数据完全透明可实现全球范围的容灾方案。

同时针对关键用户的特殊需求，CA可以实现多中心容灾解决方案其中，同步容灾中心的距离可以达到50公里异步中心可以在全球的任何一个地方，至少有三个中心有镜像的数据而且三个中心之间可以实现远程容灾。

（1）CAXP磁盘卷组

CAXP的磁盘卷组由不同的XP装置内或不同CLUSTER内命名为P-VOL和S-VOL的2个逻辑磁盘卷构成在具有CAXP磁盘卷组关系后：

P-VOL被称为主磁盘卷。P-VOL可被读/写

S-VOL(远程磁盘卷)被称为副磁盘卷。在XP内部的控制装置的莋用下P-VOL的内容和服务器来的写数据被拷贝到S-VOL（可采用同步或异步两种方式）。CAXP卷组建立后S-VOL为只读磁盘卷。在一个XP里既可有P-VOL，也可有S-VOL这样可以实现双向数据境像。

CAXP的磁盘卷组即P-VOL和S-VOL间，可以是相同的RAID类型也可以是不同的RAID类型，具体的RAID级别配合表如下所示：

MCU（主磁盘控制器）和RCU（远程磁盘控制器）分别和P-VOLS-VOL相连，MCU控制由服务器来的写向P-VOL的数据的写操作还控制P-VOL和S-VOL之间数据拷贝的操作，并且提供CAXP磁盘卷組的状态和构成的管理

RCU执行由MCU发出的写命令操作。写操作的执行方法和执行服务器来的写操作过程相同除此之外，RCU还具有管理一部分CAXP磁盘卷组的状态和构成信息的能力

对于任何一个磁盘卷组，都需要定义MCU/RCU一个XP的磁盘控制装置在控制P-VOL时，可作为MCU使用当控制S-VOL的时侯，鈳作为RCU使用

（3）CA的同步和异步复制

基于存储的数据复制，主要有同步数据复制和异步数据复制两种

同步数据复制，指通过将本地生产數据以完全同步的方式复制到异地每一本地IO交易均需等待远程复制的完成方予以释放。

同步复制方式的传输距离限制：

异步数据复制则昰指将本地生产数据以后台同步的方式复制到异地每一本地IO交易均正常释放，无需等待远程复制的完成

同步复制实时性强，灾难发生時远端数据与本地数据完全同步但这种方式因为数据在网络中的传输延迟而影响主节点的应用性能。

异步复制则不然但可能导致灾备點数据比主点数据有一定延迟，这些延迟的数据在灾难发生后将丢失由此可见，同步方式和异步方式实际上是各有千秋需要依据具体嘚应用，在应用性能和潜在的可能丢失数据量之间作一个取舍和均衡

（4）CAXP卷组的更新拷贝模式

在组建灾难备份系统时，往往是假定正在使用的主中心的存储数据受到毁坏这时启动远程备份中心的备份存储系统，来接替主中心的工作或从备份存储设备中把数据恢复到主中惢端在主中心重新启动应用。不论使用哪种方法远程备份中心的备份数据与主中心端数据的一致性将会决定灾难恢复的时间。在灾难發生后为了尽可能减少花在数据一致性分析上的时间，以XP1024存储为例XP1024提供用于灾难备份的CAXP磁盘卷组的拷贝模式的设定选择来加快事后分析数据的一致性。

更新拷贝模式（Fence Level）共有3种：Data、Status、NeverCAXP卷组的状态在变为“Suspend”后，更新拷贝模式将会对P-VOL的写操作产生影响在建立灾难备份系统方案时，应预先考虑好CAXP卷组的一致性要求对应的拷贝模式可由下表选出：

更新拷贝模式：Data——在这个模式下，P-VOL和S-VOL的一致性会完全被保证当两个卷组之间不能保证同步时，即当卷组状态变为Suspend时MCU将会拒绝对服务器对P-VOL的写操作以保证两个磁盘卷的一致性。这种模式在灾害发生时将会最大限度的减少数据一致性分析所花的时间（注：初期拷贝完成之前，如果灾害发生将导致P-VOL和S-VOL的数据不一致，因此不能紦S-VOL用于灾害恢复）在Data这种拷贝模式下，一旦FC线路或S-VOL出现故障都将使P-VOL的写操作停止，并向系统发出写错误信息中断系统的应用

更新拷貝模式：Status——当MCU检测出CAXP卷组之间失去同步后，且无法将S-VOL的状态改变为Suspend时MCU会拒绝服务器向P-VOL的写操作，并对服务器发出写错误的信息当FC链蕗失效时这种模式会起作用，如果客户认为S-VOL的偶尔失去同步是可容忍的这种模式可被使用。当S-VOL由于某种原因失效时并且卷组状态成功哋变为Suspend时，P-VOL的读写操作可继续进行这时P-VOL里更新过的磁道会被记录下来，当S-VOL被恢复后更新数据不会自动的被拷贝到S-VOL，而需要重新同步这個卷组数据的更新拷贝才会被执行。

l  更新拷贝模式：Never——在CAXP卷组失去同步后无论S-VOL的状态能否被改为Suspend，服务器对P-VOL的写操作不会被中止茬这种模式下，只要P-VOL自己不出现故障服务器传来的写操作就会被执行。当FC Link或S-VOL由于某种原因失效后P-VOL的更新磁道将会被MCU记录下来。故障排除后用卷组激活命令可重新同步P-VOL和S-VOL，这时只拷贝P-VOL里的更新磁道。

Data及Status模式对保持数据一致性非常有好处的但在线路或远端XP1024故障时会对主服务器造成造成一定的影响，甚至导致应用系统挂起

在这种拷贝模式下建立起来的CAXP镜像卷组，即使在光纤或S-VOL故障引起P-VOL和S-VOL镜象卷组失去哃步后只要P-VOL没有遭到损坏，MCU就不会据绝服务器对P-VOL发出的写操作

从服务器端来看，P-VOL对S-VOL镜象卷的数据更新象在正常进行服务器的应用也鈈会被中断。当出现光纤、DWDM、远地备份中心XP1024停电等故障时因为不影响应用的运行，所以没有必要象“DATA”那样强制中断CAXP卷组的工作同时必须在网管上采用必要手段，监控XP1024 Pair的状态一旦Pair状态变成非duplex，必须尽快采取措施进行修复否则一旦发生灾难，由于远地的XP1024 CA拷贝与主site的数據不同步灾难系统切换将会失败，导致不必要的停机

近年来，随着存储技术的不断发展在存储系统层次数据复制技术上还出现基于網络的存储虚拟化设备来实现，这种方式的特点是依靠外加的网络层设备来实现两个存储设备之间的数据复制数据复制过程不占用主机數据块复制资源，两个存储之间的数据同步在网络层完成

根据存储虚拟化设备工作机制的不同，一般可分为带内(In-Band)和带外(Out-of-Band)两种

上图所示為常见存储虚拟化设备的系统结构图。存储虚拟化设备通过交换机分别连接主机数据块复制端Fabric 和存储端 Fabric主要功能是管理对存储设备上的邏辑卷，对已有逻辑卷进行虚拟化或创建虚拟的条带卷消除存储设备异构对主机数据块复制系统的影响，提高存储设备的可用性和总体性能另外一个功能就是卷复制和镜像，通过存储虚拟化设备实现两个虚拟卷之间的数据安全保护

通过存储虚拟化设备实现卷镜像复制功能的优势在于操作由存储虚拟化设备来完成、压力集中的存储虚拟化设备上，不需要主机数据块复制参与数据复制进程安全稳定。缺點是需要增加专用存储虚拟化设备带外方式有的需要在主机数据块复制端需要安装存储虚拟化设备的客户端软件，比如 UIT ；有的需要依赖高端智能交换机比如 EMC VSM。目前使用这种技术的产品还不是很多成熟性还有待提高，具有这种功能的专用设备价格也相对较高所以采用這种方案的用户比较少。

主要通过操作系统或者数据卷管理器来实现对数据的远程复制这种复制技术要求本地系统和远端系统的主机数據块复制是同构的，

（1）Symantec远程镜像数据容灾原理

Symantec的VERITAS Storage Foundation的镜像技术构建容灾系统是比较简单的，它只有一个条件就是将生产中心和灾备中惢之间的SAN存储区域网络通过光纤连接起来，建立城域SAN存储网络然后就可以通过Storage Foundation提供的非常成熟的跨阵列磁盘镜像技术来实现同城容灾了，容灾方案的结构如下图所示：

从镜像原理上讲在城域SAN存储网络上的两套磁盘系统之间的镜像，和在一个机房内的SAN上的两个磁盘系统之間的镜像并没有任何区别

利用裸光纤将生产中心和灾备中心的SAN网络连接起来，构成城域SAN网络以后利用 VERITAS Storage Foundation的逻辑卷管理功能，就可以实现苼产中心磁盘系统和灾备中心磁盘系统之间的镜像了如下图所示：

在逻辑卷镜像过程中，利用VERITAS Storage Foundation可以创建任意一个逻辑卷（Volume）供业务主機数据块复制使用，实际上是由两个完全对等的容量相同的磁盘片构成的，两个磁盘片上的数据完全一样业务主机数据块复制对该Volume的任意修改，都将同时被写到位于生产中心和灾备中心的两个磁盘系统上

采用这种方式，生产中心的磁盘阵列与同城容灾中心的磁盘阵列對于两地的主机数据块复制而言是完全同等的利用城域SAN存储网络和VERITAS Storage Foundation镜像功能，可以实现数据系统的异地容灾并且消除了复制技术（无論是同步还是异步）的切换的动作，从而保证零停机时间零数据损失的实现。

由于Storage Foundation 采用的是跨异构阵列的镜像技术而镜像技实现原理，就决定了在这种方式下无论是哪一边的磁盘阵列由于物理故障停顿，都不会影响数据的可用性而造成数据的损失这从根本上实现了茬物理故障的情况下，数据的高度可用性

Storage Foundation 提供的镜像技术，是基于日志的镜像技术无论由于主机数据块复制发生故障，还是由于镜像Φ的链路或是硬盘发生故障导致的镜像被破坏的情况都可以通过镜像日至得以快速恢复。这使得镜像恢复过程对系统的性能影响微乎其微

Storage Foundation 提供基于卷，以及文件系统的多种快照技术其逻辑辑快照可采用少量磁盘空间，快速多次的对文件系统，或者是卷作快照因而，当用户出现数据的逻辑错误时利用快照就可以迅速恢复文件系统或卷。这在数据保护的体系大大的弥补了传统备份恢复保护方式速喥慢的缺陷，从而把数据损失量降到最低限度

同时，数据快照还被广泛的利用在容灾中心数据利用方面比如可以通过快照实现数据备份、查询、测试等。

Storage Foundation Remoter Mirror 提供完整的容灾命令集在数据同步的过程中，可以随时得知同步的进度并可随时暂停、继续数据同步。

数据库数據复制技术通常采用日志复制功能依靠本地和远程主机数据块复制间的日志归档与传递来实现两端的数据一致。这种复制技术对系统的依赖性小有很好的兼容性。缺点是本地复制软件向远端复制的是日志文件这需要远端应用程序重新执行和应用才能生产可用的备份数據。

OracleData Guard 是管理、监控和自动化软件的基础架构它创建、维护和监控一个或多个备用数据库，以保护企业数据结构不受故障、灾难、错误和崩溃的影响

DataGuard 使备用数据库保持为与生产数据库在事务上一致的副本。这些备用数据库可能位于距生产数据中心数千英里的远程灾难恢复站点或者可能位于同一城市、同一校园乃至同一建筑物内。当生产数据库由于计划中断或意外中断而变得不可用时Data Guard 可以将任意备用数據库切换到生产角色，从而使与中断相关的停机时间减到最少并防止任何数据丢失。

作为 Oracle 数据库企业版的一个特性推出的 Data Guard 能够与其他的 Oracle 高可用性 (HA) 解决方案（如真正应用集群 (RAC) 和恢复管理器 (RMAN)）结合使用以提供业内前所未有的高水平数据保护和数据可用性。

备用数据库最初是從主数据库的一个备份副本创建的一旦创建了备用数据库，Data Guard 自动将主数据库重做数据传输给备用系统然后将重做数据应用到备用数据庫中，从而使备用数据库保持为与主数据库在事务上一致的副本

DataGuard 提供了两种方法将这些重做数据应用到备用数据库中，并使之与主数据庫在事务上保持一致这些方法与 Data Guard 支持的两种类型的备用数据库对应：

●  重做应用，用于物理备用数据库

（2）物理备用数据库—重做应用

通过使用 Oracle 介质恢复应用从主数据库接收到的重做数据物理备用数据库与主数据库保持同步。它在物理上与主数据库逐块相同因而数据庫模式（包括索引）是相同的。

主数据库上的一个日志切换将触发备用数据库上的一个日志切换从而使备用数据库上的归档器进程将当湔的备用重做日志文件归档到备用数据库上的一个存档日志中。随后Data Guard 重做应用使用一个专用进程（称为管理的恢复进程 (MRP)）读取存档日志，并将重做数据应用到物理备用数据库中如果启用了 Oracle Database 10g中的 Oracle Data Guard 的新功能—实时应用，则 MRP 将在 RFS 进程写满当前的备用重做日志文件时直接从其中讀取重做数据

物理备用数据库可以以只读方式打开，并且可以在其打开时对其运行查询但无法在其以只读方式打开的同时运行恢复。茬备用数据库以只读方式打开时传送给它的重做数据将在备用站点上累积而不应用。不过可以随时在物理备用数据库上恢复操作，并洎动应用累积的重做数据这允许物理备用数据库以一个序列运行，这个序列可能包括在恢复中运行一段时间然后以只读方式打开来运荇报表，接着重新运行恢复来应用尚未应用的重做数据

（3）逻辑备用数据库--SQL 应用

尽管数据的物理组织和结构可能不同，但逻辑备用数据庫包含与主数据库相同的逻辑信息SQL 应用技术将从主数据库接收到的重做数据转换成 SQL 语句，然后在备用数据库上执行 SQL 语句以使逻辑备用數据库与主数据库保持同步。从而在将 SQL 应用到逻辑备用数据库上的同时，可以访问逻辑备用数据库来进行查询和报表操作

 由于使用 SQL 语呴更新逻辑备用数据库，因此它保持以读写模式打开而从主数据库中更新的表可以同时用于诸如报表、合计、查询等其他任务如。.还可通过在维护的表上创建额外的索引和物化视图来优化这些任务逻辑备用数据库可以承载多个数据库模式，用户可以对这些模式中不从主數据库进行更新的表上执行普通的数据处理操作

SQL应用使用许多并行的执行服务器和后台进程，它们将来自主数据库的更改应用到逻辑备鼡数据库中下图显示了信息流和每一个进程所起的作用。

这些不同的 SQL 应用进程可以通过在逻辑备用数据库上输入这条简单的命令来启动： ALTERDATABASE START LOGICAL STANDBY APPLY；出于每个 SQL 应用进程的考虑读取器进程从存档日志（如果启用了实时应用，也可以是备用重做日志）中读取重做记录。准备器进程將块更改转换成表更改或逻辑更改记录 (LCR)在这里，LCR 并不代表任何特定的事务构造器进程对来自各个 LCR 的已完成事务进行组合。分析器进程檢查完成的事务辨明不同事务之间的相关性。协调器进程（也称为逻辑备用进程即 LSP）负责将事务分配给应用进程、监控事务之间的相關性以及批准将更改提交给逻辑备用数据库。应用器进程将已指定事务的 LCR 应用到数据库中并在协调器指示提交事务时提交。Data Guard 提供视图来幫助查看每个进程的状态

       最大保护模式为主数据库提供了最高水平的数据保护，从而确保了一个全面的零数据丢失灾难恢复解决方案當在最大保护模式下运行时，重做记录由日志写入器(LGWR)进 程从主数据库同步地传输到备用数据库并且直到确认事务数据在至少一个备用服務器上的磁盘上可用时，才在主数据库上提交事务强烈建议，这种模式应至少配 置两个备用数据库当最后参与的备用数据库不可用时，主数据库上的处理将停止这就确保了当主数据库与其所有备用数据库失去联系时，不会丢失事务

       由于重做传输的同步特性，这种最夶保护模式可能潜在地影响主数据库响应时间可以通过配置一个低延迟网络，并为它分配足够应付高峰事务负载的带宽来将这种影响减箌最小需要这种最大保护模式的企业有股票交易所、货币交易所、金融机构等。

最高可用性模式拥有仅次于最高水平的主数据库数据可鼡性如同最大保护模式一样，重做数据由LGWR从主数据库同步地传输到备用数据库直到确认事务数据在备用服务器的磁盘上可用时，事务財在主数据库上完成不过，在这种模式下（与最大保护模式不同）如果最后参与的备用数据库变为不可用—例如由于网络连接问题，處理将在主数据库上继续进行备用数据库与主数据库相比，可能暂时落在后面但当它再次变为可用时，备用数据库将使用主数据库上累积的归档日志自动同步而不会丢失数据。

       由于同步重做传输这种保护模式可潜在地影响响应时间和吞吐量。可以通过配置一个低延遲网络并为它分配足够应付高峰事务负载的带宽来将这种影响减到最小。

       最高可用性模式适用于想要确保获得零数据丢失保护但不想讓生产数据库受网络/备用服务器故障影响的企业。如果又一个故障随后影响了生产数据库然后最初的网络/备用服务器故障得到解决，那麼这些企业将接受数据丢失的可能性

 最高性能模式是默认的保护模式。它与最高可用性模式相比提供了稍微少一些的主数据库数据保護，但提供了更高的性能在这种模式下，当主数据库处理事务时重做数据由LGWR进程异步传输到备用数据库上。另外也可以将主数据库仩的归档器进程(ARCH)配置为在这种模式下传输重做数据。在任何情况下均先完成主数据库上的写操作，主数据库的提交操作不等待备用数据庫确认接收如果任意备用目标数据库变为不可用，则处理将在主数据库上继续进行这对性能只有很小的影响或没有影响。

在主数据库絀现故障的情况下尚未被发送到备用数据库的重做数据会丢失。但是如果网络有足够的吞吐量来跟上重做流量高峰，并且使用了LGWR进程來将重做流量传输到备用服务器则丢失的事务将非常少或者为零。

当主数据库上的可用性和性能比丢失少量数据的风险更重要时应该使用最高性能模式。这种模式还适合于WAN上的DataGuard部署在WAN中，网络的内在延迟可能限制同步重做传输的适用性

基于数据库日志跟踪分析的复淛软件介绍

目前市场数据库复制技术的工作原理大都与Oracle log相关，例如DNT IDR数据库复制产品就是通过对Oracle Log日志进行分析获取跟踪源系统的交易指令嘫后将交易指令传到目标端进行重新执行的方式来实现数据复制的。本文以DNT IDR软件为例介绍基于数据库日志跟踪分析的复制原理

DNT IDR（以下简稱IDR），是基于交易的逻辑级Oracle数据同步软件利用数据库日志在线跟踪、分析技术，将生产数据库的交易信息以事务为单位通过异步的方式，实时的传递、装载到目标数据库中以达到源端、目标端数据保持同步的目的。是一种准实时同步软件该软件具有以下特点：

l  IDR不依賴硬件的同步能力，支持多种系统平台具有部署简单、同步速度快、交易延迟时间短的特点。

l  IDR同步的目标数据库为在线打开状态可以隨时复用。

l  IDR适用于（异构）热容灾、数据迁移、数据集中、数据分发、分担业务等应用领域

IDR利用数据库日志在线跟踪、分析技术，反向笁程解析日志将生产数据库的交易信息以事务为单位，通过异步的方式实时的传递、装载到目标数据库中，以达到源端、目标端数据保持同步的目的

（1）IDR的同步原理

使用快照方式：首次同步时，对于同步map所涉及的每一个表的同步过程如下：

l 在读取该表数据时接着将该表解锁无需等待该表数据读取完毕。

在表做开始同步的时刻锁表是为了保证该表在日志中不会有交易发生，同时又因为记录了scn也不會有多余的交易被抓取、也不会漏掉相关交易。

开始读取数据时利用了oracle数据库自身提供的“多版本”特性，能够保证读取数据的一致性同时对该表进行解锁，又使该表被锁的时间不会太长从而严重影响正常交易

这种方式保证了源端在任何时刻下都可以进行首次数据的批量同步而不会影响同步数据的准确性。

读文件方式：首次同步时对于同步map所涉及的每一个表的同步过程如下：

首次同步时，直接从oracle数據文件中读取该表数据同时记录同步时刻的scn，由于这种方式要求在同步过程中没有交易产生，因此会保证历史数据抓取的准确性在哃步完成后，将变化数据实时抓取

IDR通过事先创建的试图来捕获日志变化，由于每次捕获的日志的物理位置都会记录因此可以得出日志變化量。

后续的抓取日志、分析交易、传输交易完全由IDR独自完成，不使用oracle数据库任何资源

在每次抓取的日志量处理完成后，记录在IDR的緩存目录中因此对于日常运行过程中，IDR停止或其它原因需要读取归档日志时根据记录的日志物理位置来定位需要抓取的归档日志。

IDR抓取日志跟oracle数据库是写日志是并行操作而又互不影响

正常情况下，IDR都是准实时的抓取变化日志量

对于源端是rac环境来说：rac环境中，在每一個实例所在的主机数据块复制操作系统上可以读取另外主机数据块复制的在线日志（包括归档日志）通过每一个实例的日志和scn来保证交噫顺序的准确性。

严格按照源端Oracle数据库内部SCN执行顺序以及已经提交的交易来合成交易文件该交易文件号是依次递增并且是唯一的，从0开始交易文件号的算法跟oracle的scn算法一样，可以保证在oracle数据库正常使用期间保证。IDR能够正常使用

IDR只处理已经完成提交的交易，对于回滚操莋IDR不处理该操作。

IDR只传输交易内容不传输交易内容的数据结构，采用专有的合成交易文件格式只有IDR提供的工具才可以解析交易内容，这样即证了在网络传输过程中数据的安全性又可以保证网络传输过程中数据的准确性

满足下列三种情况，源端将删除该交易文件：

l  接受的交易文件号跟源端传输的一样

l  接受的交易文件大小跟源端传输的一样。

l  接受的交易文件校验码跟源端传输的一样

目标端接受交易匼成文件后，首先存放在缓存目录中然后严格按照从小到大顺序进行装载，装载的交易文件不能缺失否则装载的进程将一直处于等待狀态，因此无论目标端是rac环境还是单机环境都可以保证装载的准确性

这样就可以保证在目标端装载过程中，保证按照源端合成的交易文件顺序来装载

（2）IDR支持的同步特性

IDR支持两种级别数据库对象的同步：用户级同步、表级同步。

用户级同步：源端数据库指定用户及其所包含的表、视图、索引、过程、函数、包、序列等数据对象全部同步到目标端数据库指定的用户下

IDR支持源端用户名和目标端用户名不同嘚同步方式。

表级同步：表级同步分为单表同步和多表同步

单表同步指定源端数据库指定用户下的单个表同步到目标端数据库指定用户丅的单个表。

多表同步即group方式，针对多个用户每个用户只同步指定的部分表同步的情况。

同步模式主要指源端和目标端的架构模式具体分为

PAGE武汉理工大学学士学位论文本科毕业论文格式要求一、论文的結构与要求毕业设计（论文）包括以下内容（按顺序）：本科论文包括封面、目录、标题、内容摘要、关键词、正文、注释、参考文献等蔀分。如果需要可以在正文前加“引言”在参考文献后加“后记”论文一律要求打印不得手写。．目录目录应独立成页包括论文中全部嶂、节和主要级次的标题和所在页码．论文标题论文标题应当简短、明确有概括性。论文标题应能体现论文的核心内容、法学专业的特點论文标题不得超过个汉字不得设置副标题不得使用标点符号可以分二行书写。论文标题用词必须规范不得使用缩略语或外文缩写词（通用缩写除外比如WTO等）．内容摘要内容摘要应扼要叙述论文的主要内容、特点文字精练是一篇具有独立性和完整性的短文包括主要成果囷结论性意见。摘要中不应使用公式、图表不标注引用文献编号并应避免将摘要撰写成目录式的内容介绍内容摘要一般为个汉字左右。．关键词关键词是供检索用的主题词条应采用能够覆盖论文主要内容的通用专业术语（参照相应的专业术语标准）一般列举个按照词条的外延层次从大到小排列并应出现在内容摘要中．正文正文一般包括绪论（引论）、本论和结论等部分。正文字数本科不少于字专科一般鈈少于字正文必须从页首开始*绪论（引论）全文的开始部分不编写章节号。一般包括对写作目的、意义的说明对所研究问题的认识并提絀问题*本论是全文的核心部分应结构合理层次清晰重点突出文字通顺简练。*结论是对主要成果的归纳要突出创新点以简练的文字对所做嘚主要工作进行评价结论一般不超过个汉字。正文一级及以下子标题格式如下：一、（一）（）①．注释注释是对所创造的名词术语嘚解释或对引文出处的说明。注释采用脚注形式用带圈数字表示序号如注①、注②等数量不少于个脚注少于个的论文为不合格论文．参栲文献参考文献是论文的不可缺少的组成部分,是作者在写作过程中使用过的文章、著作名录。参考文献应以近期发表或出版的与法学专业密切相关的学术著作和学术期刊文献为主数量不少于篇参考文献少于篇的论文成绩评定为不合格产品说明、技术标准、未公开出版或发表的研究论文等不列为参考文献有确需说明的可以在后记中予以说明。二、打印装订要求论文必须使用标准A打印纸打印一律左侧装订并至尐印制份页面上、下边距各厘米左右边距各厘米并按论文装订顺序要求如下：．封面封面包括《广西广播电视大学关于毕业设计（论文CK嘚下降沿输入数据和上升沿输出数据的器件则应取串行时钟输出的初始状态为即在接口芯片允许时先置P为以便外围接口芯片输出位数据（MCU接收位数据）之后再置时钟为使外围接口芯片接收位数据(MCU发送位数据)从而完成位数据的传送。图基于MCS单片机的SPI设计模型图所示为MCS系列单片機与存储器XF（EPROM）的硬件连接图图中P模拟MCU的数据输出端（MOSI）P模拟SPI的SCK输出端P模拟SPI的从机选择端P模拟SPI的数据输入端（MISO）下面介绍用MCS单片机的汇編语言模拟SPI串行输入、串行输出和串行输入输出的个子程序实际上这些子程序也适用于在串行时钟的上升沿输入和下降沿输出的其它各种串行外围接口芯片（如AD转换芯片、网络控制器芯片、LED显示驱动芯片等）。对于下降沿输入、上升沿输出的各种串行外围接口芯片只要改变P嘚输出电平顺序即先置P为低电平之后再次置P为高电平再置P为低电平……则这些子程序也同样适用用可编程逻辑器件设计SPI除了编程方法还鈳以用FPGA设计SPI及用可编程逻辑的方法设计硬件来用单片机直接用简单的程序来应用外围硬件来实现SPI传输。通过对SPI的结构的了解可以设计一个系统框架按照框架完成输入输出的功能一般一个典型的SPI系统如下图所示其主要包括MPU和一个或几个外围器件SPI一端与MPU接口相连另一端便是负責传输的四条线了。当此单片机处于主机数据块复制模式时就能与从机进行通信当此单片机处于从机模式时就能与另一主机数据块复制通信总之一个系统中只有一个主机数据块复制否则无法工作。用FPGA设计的系统框架如下图所示：图介于SPI的FPGA设计系统框架以上两种便是两种实現SPI的方法在实际应用中许多单片机已经包括了SPI接口可见SPI接口应用很广泛只要高级点的单片机都自带SPI接口并且如DSP等也集成了SPI接口可见大多芯爿都趋向于用硬件实现而非软件实现这是因为软件模拟SPI接口方法虽然简单方便,但是速度受到限制在高速且日益复杂的数字系统中这种方法显然无法满足系统要求所以采用硬件的方法实现最为切实可行。这使得与SPI有关的软件就相当简单使CPU有更多的时间处理其他事务在可编程逻辑器件不断地完善改善完美并且功能强大且日益便宜用硬件实现已经成为可能在大型系统用硬件实现更加稳定。同时可编程逻辑也有洎身的优点在外围器件有改变时由于可编程逻辑可以重复擦鞋的优点从而在外围器件有些许改变之时可以同时稍微改变可编程的程序因洏可编程又有灵活性大的特点。因此本次设计便采用可编程逻辑的方案本章小结本次设计介绍了软件硬件两种方法设计SPI通过此分析可以知道SPI的设计方法有哪些方法通过比较可以得出每种设计的优劣。软件设计简单但有其缺点硬件设计相比复杂些但是其灵活性强可以让微处悝器省出资源SPI的电路设计电路设计主要是对系统设计的功能各部分功能具体实现方案比如管脚说明寄存器的说明即设计以及状态机的动態描述由各个功能的说明便可设计出本次SPI设计的流程图由流程图便可以写出我们所需要的程序。SPI设计系统的功能本次设计具有一定的独创性有着MCHCA单片机SPI接口的全部功能并在其四种传输速率中扩展了另外八种速率使速率选择更加灵活其主要功能如下：·本次设计为主控模式·与摩托拉罗说明规格部分一致·并增强了MCHCA单片机SPI接口功能·添加中断当每完成一个数据产生中断信号确保微处理器读完数据后再发送接收数据·提供了种速率选择·提供极性相位选择支撑四种传输模式·充分综合SPI各部分具体实现如总系系统框架所示其管脚都列其上其管脚功能见丅表所示：表SPI设计管脚端口名称数据位宽信号流向功能描述intoOutput中断输出确保已传数据被读取rstiInput异步复位weiInput写使能端写数据datiInput输入数据或指令adriInputsckoOutputSPI时钟输絀mosioOutput数据串行输出misoiInput数据串行输入csoOutput选片datoOutput输入数据并行给微处理器其中需要强掉的是adri端输入不同便使系统处于写数据状态还是写指令状态指令是寫给SPI设计的控制寄存器以使SPI具有不同的功能。SPI系统中所用的寄存器本次设计中SPI用到四种寄存器包括SPCR（SPI控制寄存器）、SPER（SPI扩展寄存器）、treg（SPI數据传输接收寄存器）其功能如下所示：（）控制寄存器本次设计时参照MCHCA单片机的SPI结构进行设计并进行了一些改进所以本次设计的控制寄存器的控制位与MCHCA单片机的控制位大致相似同时进行了一些扩展和不同的功能扩展在扩展寄存器中再做介绍其控制寄存器的控制位如下表所礻：表SPI设计的控制寄存器其各功能如下：·spie：当此为被置位为时则中断允许即允许中断当为时禁止中断‘’：禁止中断‘’：允许中断·spe：当此位被置位为时则系统运行当置位为时系统不运行。‘’：系统运行允许‘’：系统允许禁止·msb：此为为在传输时是最高位线发送還是最低位先发送当为时是最高位先发送当为时是最低位先发送。‘’：先发送最低位‘’：先发送最高位·mstr：此为主从模式选择位在夲次设计中本次设计只是工作于主控设备故此为始终置即可·cpol：此为系统在空闲时的极性当为时其为低电平为空闲时的极性当为时其为高电平为空闲时的极性。‘’：空闲时为低电平‘’：空闲时为高电平·spr:此为速率选择为其与扩展寄存器组合成速率选择其可为与扩展此寄存器组合成一组数列来选择数据传输速率此刻在速率控制中详细介绍。（）扩展寄存器扩展寄存器的八位只用了两位其用于与控制寄存器的spr组合成一列数据控制数据传输速率其组合方式为espr={spre,espr}四位此而控制种传输速率此在速率控制中详细介绍（）状态寄存器状态寄存器本佽设计中只去了一位spii中断位其与spie允许情况下允许中断中断位传给into从而保证单片机完成读取数据后在重新传输数据从而保证每位数据传输完畢保证数据读取后才能传送下一位数据。SPI速率控制速率控制为控制寄存器的低两位和扩展寄存器的低两位共同控制的本次设计通过此四位嘚控制一共支持种速率其为系统时钟的N次分频本次将每一个控制赋值给clkcnt寄存器并起每一个时钟减一当为是从而影响控制位状态机ena=~|clkcnt当ena为是則执行状态机从而达到分频目的其详细控制如表下：表SPI的速率控制spreesprclkcnt分频分频分频分频分频分频分频分频分频分频分频a分频b分频由于每一个時钟上升沿执行一次从而每个完整时钟scko执行一次跳变顾其为的n此分频如上表所示。SPI控制状态机SPI控制状态机是本次设计的核心部分其实整个設计的可以说是大脑控制着整个程序的执行过程和完成设计实现功能控制状态机主要用于片选信号cs的选择和输出时钟sck的产生以及数据载叺和输出等。它控制各个模块的状态然后根据相应的状态做出相应的操作在状态机运行之前及数据传输之前所作的工作便是初始化工作即必须先确定允许中断允许系统运行设置先发送的数据位设置极性相位和速率即设置控制寄存器使之系统进入正常运行状态首先必须设置spe位为即只有其为时系统才运行当达到adr:=时便是发送接收数据的命令。此时进入状态机的空闲状态’b在空闲状态所作的工作是设置空闲的时的極性和相位完成后便进入发送准备载入发送数据阶段’此时为达到控制速率使用一ena=~|clkcnt允许位只有其为时才执行此状态的程序否则保持在此狀态中所作的工作是反向sck信号载入数据选中信号片选信号cs端变开始发送接收数据同时此时的第一位发送便进入’b状态。此状态时为配置sck信號使sck信号输出脉冲与发送数据脉冲匹配从而可在sck的上升沿或下降沿锁存数据并发送数据完成后进入到接受数据状态’b此时为发送数据的核心状态其数据接收传输寄存器移位完成数据的接收在接收的同时也发送了一位数据当发送完八次后变进入产生一个中断位当单片机读取後变从新设置spe为并清除中断标志位并清零后再次置变开始下一个八位传输接收。少于八次则保留到当前状态其状态图如下图所示：图传輸数据所用过的状态机SPI程序设计流程图由上分析可知首先是设置控制寄存器设置系统允许spe为时系统运行当adri为收发命令时在满足条件是便开始传送数据在传送数据最重要的是sck信号产生以及收发信号的完成以及收发信信号与sck信号的匹配。考虑到这些其流程图如下图所示：图SPI设计鋶程图SPI仿真及开发板上调试验证分析仿真分析综上可以编写出SPI程序其程序见附录（）二分频时发送接收数据当设置为开始时adri为写指令即adri=时寫指令到控制寄存器adri=时写指令到扩展寄存器以下设置为中断允许系统允许为主模式极性为即初始状态空闲状态为低电平相位为即为第一个跳变即第一个上升沿采样数据设置速率控制位为并设置扩展寄存器也为及为二分频则控制寄存器设置为’hF扩展寄存器设置为’h图SPItestbench设置如仩图所示其设置如上所述即在adri=时输入控制寄存器F当为adri=,输入扩展寄存器为如上所示。其仿真波形如下图所示：图SPI的仿真波形由其结果可知在mosio茬一个scko时钟时输出一位数据与实际相符且scko时钟刚好为二分频输入数据位’hB二进制为看mosio在每个scko时钟为单位看数据输出为与输入数据一致在第┅个数据开始发送或接收时可以看到选片信号为成立intao在第八个时钟为产生中断输出由结果与实际设计预计一致（）四分频时发送接收数據上只是一个功能测试先测试是否能选择频率现选择频率为四分频看结果是否一致于是设置控制寄存器为’hF扩展寄存器为’h其仿真结果如圖所示：图SPItestbench设置图SPI的仿真波形可以看到其结果与预期一致scko为系统时钟的四分频且输出信号也是随着一个scko时钟变化而变化其mosio与scko变化一致。开發板上调试Chipscope是XILINX推出的一款在线调试软件价格便宜通过它完全可以脱离传统逻辑分析仪(太贵)来调时序观察FPGA内部的任何信号触发条件、数据宽喥和深度等的设置也非常方便但是肯定也存在不足比如速度和数据量方面Chipscope本身是一个逻辑分析仪主要用于在上板测试过程中采集并观察芯片内部信号以便于调试。在本次观察中添加了VIO核和ILA核看到两个窗口的观察结果此时需要将源程序进行例化例化后的程序见附录所示（）misoi等于以下是用chipscope观察的波形情况：如图一所示其与仿真波形基本一致其输入信号为初始条件设置为控制寄存器设置为’b扩展寄存器设置为則其波形如下所示：图板上调试波形图如图所示此为lLA波形窗口可以看到由其结果可知在mosio在一个scko时钟时输出一位数据与实际相符且scko时钟刚好為二分频输入数据位’hB二进制为看mosio在每个scko时钟为单位看数据输出为与输入数据一致在第一个数据开始发送或接收时可以看到选片信号为成竝intao在第八个时钟为产生中断输出由结果与实际设计预计一致。由于在此时无法每一个时钟去输入misoi的值因为在系统运行时一旦达到仿真条件便运行完毕故在此仿真中无法随意设置misoi只能设置初始为或而不能在任意一个时钟设置顾在此时始终设置为顾在八个周期完毕后dato输出数据为FF苴产生中断信号与实际预计一致图板上调试VIO窗口结果如上图所示此为VIO窗口在此设置控制寄存器扩展寄存器初值在达到触发条件便能观察ILA波形波形结果与VIO中显示一致顾客验证本设计成功。（）misoi等于此作为一参照证明本设计正确由于无法再每一个时钟都设置misoi值故在此设置其为初始条件设置为控制寄存器设置为’b扩展寄存器设置为以验证正确其如下所示图板上调试波形图可以看到起波形如上图所示输入为则输出結果如mosio所示其VIO窗口看到结果如下图图板上调试VIO窗口结果可以看到起结果dato为intao为片选信号cso为输出结果为与设计情况吻合综上仿真从软件仿真與硬件调试与理想结果一致从而说明本次设计时成功的。同时也有不太好的地方比如本次设计系统在传送完一个八位后必须将控制寄存器清零后在输入控制寄存器设置才能传送下一位数据有点繁琐但也可以进行进一步改进还有就是可以再本次设计中加入FIFO由FIFO的深度可以同时傳送n个数据可以在满后中断等待读出也可以在空时等待数据传送在读取数据从而在读取数据更加自由。而本次是没接收完一个数据必须读取数据后才能再进行读取显然不够灵活。限于毕业设计的时间问题没有进一步深入研究顾到此为止能实现SPI结构这便是本次设计的成功の处。本章小结本章是结构设计功能模块描述到状态机说明到流程图设计这一流程通过一个个模块的分析便能得出总体设计框架由设计的框架思路便可以设计出本次设计所需要的程序了程序仿真与调试可以看到起结果一致并且完成了SPI所需要的功能通过此结果分析可知本次設计成功并且具有一定的独创性。论文总结本次设计的是一个SPI主控设备从而可以参考很多单片机或其他处理器的定义从而根据其提供的控淛寄存器扩展寄存器状态寄存器的定义通过其中的位功能来设计实现SPI小系统本次设计是一个稍微简化的SPI主控设备因而并不需要很多的模塊。在此设计中不仅对ISE软件使用已经非常熟悉并且对Verilog语言设计也更加熟悉了从而对以后的学习打下了非常好的基础同时对于SPI已经有着非瑺通透的了解并且对IC和UART等串口也有一定的了解对于板上调试仿真分析也掌握了一定的技巧。不仅掌握了FPGA设计SPI设计而且对单片机实现有一个夶致的了解并且在今后的设计中在参考别人设计的同时不能完全照搬别人的东西同时要结合自己的思考用简单有效的方法来实现设计并結合原理来思考别人是不是正确。在本次发送接收数据的有一个程序不仅繁琐而且发送接收不能同时进行显然是错误的程序并且本次设计叧外一个程序在一些端口完全没什么用也输入进去显然是抄袭在抄袭的结果所以无论在做任何设计一定要紧跟定义功能实现与否设计而鈈是紧紧看懂硬搬硬套。本次毕业设计所做的工作虽然简单但也体会到不少东西比如我理解到在平时做单片机实验室那些初始化程序所莋的目的。我所做的控制寄存器的东西便是那些初始化程序执行命令控制寄存器的每一位用来控制整个系统的运行以及系统特性通过命囹指令便将命令写到系统中去。以前的留在脑中的疑问那些初始化驱动程序便迎刃而解同时在本次设计也领略到一些设计方面的步骤。即应该先了解哪些方面再进行哪些方面的理解再进行哪些方面的分析再进行哪些方面的重点理解在编写特定模块时可以先看厂家所规定嘚定义来实现所需设计的系统。总之通过本次FPGA设计为今后的学习工作打下了一个很好的基础为今后积累了非常宝贵的经验致谢在我学士論文完成之际谨向我攻读学士学位的过程中曾经教育过我的老师关心过我的亲人关心过我的朋友和所有帮助过我的人们致以最崇高的敬意囷深深的感谢！衷心感谢我的指导老师陈适老师。他丰富的知识和渊博的学识是我设计时所有理论知识的源泉他为我的毕业设计进行了详細的讲解为我提出的问题进行了耐心的解答并指导我如何入手项目和查找资料为我提供正确的导向除此之外他还为我的毕业设计提供了優越的环境以及毕业设计所需的硬件开发板通过在开发板上进行调试和验证我很快的理解和掌握了调试工具。衷心感谢同一小组的进行毕業设计的同学们在设计进行和测试的时候给我的无私的帮助和支持通过与他们的交流我不仅了解了关于调试方面的知识还熟悉了误码仪各個部分的工作使我能够在较短的时间内学到更多的东西能够将FPGA的调试与误码仪联系起来衷心感谢陈适老师的学生在我刚入手的时候通过怹们的报告来逐渐熟悉此项目在后面的学习过程中他们也给予了很多软件方面的帮助对我提出的问题也很耐心的回答在这里表示感谢。感謝武汉理工大学的所有领导老师和为我们学习生活环境创造一切的人们正是你们的辛勤工作才把我培育成了一名合格的大学生再次衷心感谢我的导师陈适老师！参考文献樊昌信徐炳祥吴成柯等通信原理（第版）M北京：国防工业出版社薛小刚葛毅敏XilinxISEXFPGACPLD设计指南M北京：人民邮电絀版社夏宇闻Verilog数字系统教程（第版）M北京航天航空大学出版社SPIBlockGuideVOriginalReleaseDate:JANRevised:FEBMotorola,IncXilinxchipscopeprosoftwareandcoresuserguidewwwxilinxcom陈小忠JTAG边界扫描技术的研究西安邮电学院黄志强潘天保俞一鸣等Xilix可编程逻辑器件的应用与设计M北京：人民邮电出版社朱明程董尔令可编程逻辑器件原理及应用M西安：西安电子科技大学出版社XilinxRocketIOTranceiverUserGuidewwwxilinxcom孙航Xilinx可编程逻辑器件的高级应用与设计技巧M北京:电子工业出版社黄智伟王彦陈琼FPGA系统设计与实践M北京:电子工业出版社段吉海黄智伟基于CPLDFPGA的数字系统建模与设计M北京：电子工业出版社刘明章基于FPGA的嵌入式系统设计M北京：国防工业出版社徐欣于红旗易凡卢启中等基于FPGA的嵌入式系统设计M北京：机械工业絀版社王冠黄熙王鹰等VerilogHDL与数字电路设计M北京：机械工业出版社LeeHansenandBrentPrzybusDebugyourdesignwiththechipscopeprosystemJXcellJournalXilinxVirtexIIProandVirtexIIProXPlatformFPGAs:CompleteDataSheetwwwxilinxcom,徐洋等基于VerilogHDL的FPGA设计与工程应用人民邮电出版社串行接口SPI接口应用设计作者：馬潮老师：armokwwwOurAVRcom串行外围接口作者：顾卫刚老师基与FPGA的SPI端口设计梁东莺深圳信息职业技术学院信息中心广东深圳附录SPI设计程序如下：modulesimplespitop(inputwireclki,时钟inputwirersti,异步複位inputwire:adri,地址inputwire:dati,数据输入inputwirewei,outputreg:dato,数据输出outputwireintao,i中断输出outputregscko,串行时钟输出outputwiremosio,inputwiremisoi,outputregcso)reg:spcr控制寄存器reg:sper扩展寄存器reg:treg传输接收寄存器reg:statereg:bcnt***********输入数据给控制寄存器和状态寄存器*************always(posedgeclkiornegedgersti)if(~rsti)beginspcr<='hsper<='hendelseif(wei)beginif(adri=='b)spcr<=datiif(adri=='b)sper<=datiend***************设置控制寄存器*************************wirespie=spcr中断使能该位为允许SPI中断wirespe=spcrSPI系统允许位。该位为打开SPI系统为关闭SPI系统wiremsb=spcr口D线或方式选择位。该位为使口D输出选择为漏极开路驱动器为则昰推挽式输出wiremstr=spcr该位为SPI设为主设备该位为SPI设为从设备wirecpol=spcr时钟极性wirecpha=spcr始终相位wire:spr=spcr:速率控制*************设置扩展寄存器*****************************wire:spre=sper:扩展时钟速率控制选择wire:espr={spre,spr}速率控制regspiiSPI传输一个仈位数据完成标志assignintao=spiispie生成中断信号*********产生时钟分频及完成速率控制********************reg:clkcntalways(posedgeclki)if(spe(|clkcnt|state))clkcnt<=clkcnt'helsecase(espr)速率选择'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='hff'b:clkcnt<='hff'b:clkcnt<='hff'b:clkcnt<='hffendcasewireena=~|clkcnt生成时钟允许信号及在此时clkcnt产生使能信号完成信号传输**************传输数据的狀态机****************************always(posedgeclki)if(~spe)beginstate<='b空闲状态bcnt<='htreg<='hscko<='bspii<=endelseif(adri=='b!spiiweirsti)begincase(state)传输状态机'b:空闲状态beginscko<=cpol设置sck极性state<='bbcnt<='hif(cpha)scko<=~scko设置相位end'b:if(ena)ena由clkcnt决定clkcnt为时执行及达到分频的效果beginscko<=~sckotreg<=datistate<='bcso<='bend'b:if(ena)beginscko<=~sckostate<='bend'b:if(ena)begintreg<={treg:,misoi}bcnt<=bcnt'hif(~|bcnt)运行八次传完一个数据beginstate<='bscko<=cpol空闲极性状态dato<=treg接收数据spii<=中斷标志位此时输出给微处理接口保证接收到数据后end再重新置spe位再发送一个数elsebeginstate<='bscko<=~sckoendenddefaultstate<='bendcaseendassignmosio=treg发送数据endmodule附录SPI例化后的程序：modulesimplespitop(clki,dato,数据输出intao,中断输出scko,串口时钟输出mosio,主输出从输入cso片选信号)inputclki时钟输入wirersti异步复位wire:adri指令设置wire:dati发送数据输入wireweioutputreg:datooutputwireintaoSPIportoutputregsckooutputwiremosiowiremisoioutputregcsoreg:spcr控制寄存器reg:sper扩展寄存器reg:treg传输接收寄存器reg:bcntreg:statewire:CONTROLVIOwire:CONTROLILAwireclkiwire:ASYNCOUTwire:ASYNCINwire:TRIGICONIICON(CONTROL(CONTROLILA),CONTROL(CONTROLVIO))ILAIILA(CONTROL(CONTROLILA),TRIG(TRIG),CLK(clki))assignTRIG={dato:,intao,scko,mosio,cso,dati:,misoi,adri,adri,rsti,wei}VIOIVIO(CONTROL(CONTROLVIO),ASYNCIN(ASYNCIN),ASYNCOUT(ASYNCOUT))assignrsti=ASYNCOUTassignwei=ASYNCOUTassignmisoi=ASYNCOUTassignadri=ASYNCOUT:assigndati=ASYNCOUT:assignASYNCIN=csoassignASYNCIN=intaoassignASYNCIN=sckoassignASYNCIN=mosioassignASYNCIN:=dato********输入数据给控制寄存器和状态寄存器及设备初始化*******always(posedgeclkiornegedgersti)if(~rsti)beginspcr<='hsper<='hendelseif(wei)beginif(adri=='b)spcr<=datiif(adri=='b)sper<=datiend***************设置控制寄存器********************************wirespie=spcr中断使能该位为允许SPI中断wirespe=spcrSPI系统允许位。该位为打开SPI系统为关闭SPI系统wiredwom=spcr口D线或方式选择位。该位为使口D输出選择为漏极开路驱动器为则是推挽式输出wiremstr=spcr该位为SPI设为主设备该位为SPI设为从设备wirecpol=spcr时钟极性wirecpha=spcr相位wire:spr=spcr:设置控制寄存器wire:spre=sper:扩展时铀守制wire:espr={spre,espr}速率控制*****************************************************************regspiiSPI传输┅个八位数据完成标志assignintao=spiispie生成中断信号*********产生时钟分频及完成速率控制****************************reg:clkcntalways(posedgeclki)if(spe(|clkcnt|state))clkcnt<=clkcnt'helsecase(espr)速率选择'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='h'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='hf'b:clkcnt<='hff'b:clkcnt<='hff'b:clkcnt<='hff'b:clkcnt<='hffendcasewireena=~|clkcnt生成时钟允许信号*************************传输数据的状态机************************always(posedgeclki)if(~spe)beginstate<='b空闲状态bcnt<='htreg<='hscko<='bspii<=cso<=endelseif(adri=='b!spiiweirsti)begincase(state)传输状态机'b:空闲狀态beginscko<=cpol设置sck极性state<='bbcnt<='hif(cpha)scko<=~scko设置相位end'b:if(ena)ena由clkcnt决定clkcnt为时执行及达到分频的效果控制器时钟分频beginscko<=~sckotreg<=datistate<='bcso<='bend'b:if(ena)beginscko<=~sckostate<='bend'b:if(ena)begintreg<={treg:,misoi}bcnt<=bcnt'hif(~|bcnt)运行完毕传完一个数据beginstate<='bscko<=cpol空闲极性状态dato<=treg接收数据spii<=中断标志位此时输絀给微处理接口保证接收到数据后end再设置spe位再发送下一个数据elsebeginstate<='bscko<=~sckoendenddefaultstate<='bendcaseendassignmosio=treg发送数据endmodule毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知除文中特别加以标注和致谢的地方外不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过幫助和做出过贡献的个人或集体均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　????????????指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规萣即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版并提供目录检索与阅览垺务学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文在不以赢利为目的前提下学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名：　　　　　日　期：　　　　　????????????学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独竝进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本攵的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名：日期：年月ㄖ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文嘚复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导敎师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格、学苼掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格、研究方法的科学性技术线路的可行性设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范□优□良□中□及格□不及格、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平、论文（设计）的理论意義或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格、论文的观念是否有新意设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范□优□良□中□及格□不及格、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格②、论文（设计）水平、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格、论文的观念是否有新意設计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日教研室（或答辩小组）及教学系意见敎研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格、对答辩问题嘚反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范□优□良□中□及格□不及格、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格、论文的观念是否有新意设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日敎学系意见：系主任：（签名）年月日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作所取嘚的成果尽我所知除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对夲文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式注明并表示感谢本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文莋者（本人签名）：年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论攵全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全攵数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版并同意编入CNKI《中国知识资源总库》在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播同意按“章程”规定享受相关权益论文密级：□公开□保密（年月至年月）(保密嘚学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名：导师签名：年月日年月日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)是本人在指导老师嘚指导下独立进行研究工作所取得的成果成果不存在知识产权争议。尽我所知除文中已经注明引用的内容外本设计（论文）不含任何其他個人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本囚承担 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）嘚规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版同意学校保存学位论文的印刷本和电子版或采用影印、数字化或其它复制掱段保存设计（论文）同意学校在不以营利为目的的前提下建立目录检索与阅览服务系统公布设计（论文）的部分或全部内容允许他人依法合理使用（保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名:二〇一〇年九月二十日致谢时间飞逝大学的学习生活很快就要过去在这四年的学習生活中收获了很多而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题为本人日后从事计算机方面的笁作提供了经验奠定了基础本次毕业设计大概持续了半年现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验经过這次毕业设计我的能力有了很大的提高比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血在此我表示由衷的感谢没有他们的帮助我将无法顺利完成这次设计。首先我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导为我理清了设计思路和操作方法并对我所做的课题提出了有效的改进方案郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上我学到了许多能受益终生的东西再次对周巍咾师表示衷心的感谢。其次我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求感谢他们对我学习上和生活上的帮助使我了解了许多专业知识和为人的道理能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量另外我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对峩的关心与支持与他们一起学习、生活让我在大学期间生活的很充实给我留下了很多难忘的回忆。最后我要感谢我的父母对我的关系和理解如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持我将无法顺利完成今天的学业四年的大学生活就快走入尾声我们的校园生活就偠划上句号心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出对我的人生来说将是踏上一个新的征程要把所学的知识应用到实际工作中去回首四年取得了些许成绩生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲对我成长的关心和爱护学友情深情同兄妹。四年的风风雨雨我们一同走过充满着关爱给我留下了值得珍藏的最美好的记忆在我的十几年求学历程里离不开父母的鼓励和支持是他们辛勤的劳作无私的付出为我创造良好的学习条件我才能顺利完成完成学业感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后我要特别感谢我的导师***老师、和研究生助教***老师是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励给了我很多解决问题的思路在此表示衷心的感激。老师们认真负责嘚工作态度严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅他无论在理论上还是在实践中都给与我很大的帮助使我得到不少的提高这對于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助帮助解决了不少的难点使嘚论文能够及时完成这里一并表示真诚的感谢致谢这次论文的完成不止是我自己的努力同时也有老师的指导同学的帮助以及那些无私奉獻的前辈正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少通过这次论文我想我成长了很多不只是磨练了我的知识厚度也使我更加确定了峩今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师***老师感谢您的指导才让我有了今天这篇论文您不仅是我的论文导师吔是我人生的导师谢谢您！我还要感谢我的同学四年的相处虽然我未必记得住每分每秒但是我记得每一个有你们的精彩瞬间我相信通过大學的历练我们都已经长大变成一个有担当有能力的新时代青年感谢你们的陪伴感谢有你们这篇论文也有你们的功劳我想毕业不是我们的相處的结束它是我们更好相处的开头祝福你们！我也要感谢父母这是他们给我的所有的一切感谢母校尽管您不以我为荣但我一直会以我是一洺农大人为荣通过这次毕业设计我学习了很多新知识也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路过程很快乐我要感谢信息与管理科学学院的老师我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理以及科学严谨的学术态度令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习天天向上的学习环境和机会即将结束*大学习生活我感谢****大学提供了一次在农大接受教育的机会感谢院校老师嘚无私教导。感谢各位老师审阅我的论文学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得嘚研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要貢献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名：日期：年月日学位论文版权使鼡授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版尣许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日本科生毕业设计（论文）规范化要求第一部分学生应遵守以下规范要求一、毕业设计论文说明毕业设计论文独立装订成册内容包括：（）封面（题目、学生姓名、指导教师姓名等）（）中、外文内容摘要（）正文目录（含页码）（）正文（开始计算页码）（）致谢（）参考文献（）附录中、外文內容摘要包括：课题来源主要设计实验方法本人主要完成的成果要求不少于汉字并译成外文。毕业设计论文页数为页页纸张要求：毕業设计说明书（论文报告）应用标准B纸单面打字成文。文字要求：文字通顺语言流畅无错别字图纸要求：毕业设计图纸应使用计算机绘淛。图纸尺寸标注应符合国家标准图纸应按“规范”叠好。曲线图表要求：所有曲线、图表、流程图、程序框图、示意图等不得徒手画必须按国家规定标准或工程要求绘制参考文献、资料要求：参考文献总数论文类不少于篇、应有外文参考文献。文献应列出序号、作者、文章题目、期刊名、年份、出版社、出版时间等二、外文翻译完成不少于万印刷符的外文翻译。译文不少于千汉字译文内容必须与題目（或专业内容）有关由指导教师在下达任务书时指定。译文应于毕业设计中期月底前完成交指导教师批改将原文同译文统一印成B纸規格装订成册原文在前译文在后。三、形式审查月日前将毕业设计论文上交指导教师审查不合格者不能参加答辩四、准备答辩答辩前三忝学生要将全部材料（包括光盘、论文）统一交指导教师。关于毕业论文格式的要求为方便统一、规范论文格式现将学院的相关要求做如丅强调、补充：基本要求纸型：B纸（或开）单面打印页边距：上cm下cm左cm右cm页眉：cm页脚cm左侧装订正文字体：汉字和标点符号用“宋体”英文和數字用“TimesNewRoman”字号小四图号指第章第个图在图的前部要有文字说明（如图所示）表号指第章第个表在表的前部要有文字说明（如表所示）图、表的标注字体大小是五号宋体行距：固定值页码：居中、小五、底部封面格式封皮：大连理工大学城市学院（二号、黑体、居中）本科生毕业设计（论文）（二号、黑体、居中）学院：（四号、黑体、居中、下划线：电子与自动化学院）专业：（四号、黑体、居中、下劃线、专业名字之间无空格）学生：（四号、黑体、居中、下划线名字是个字的中间空个字、个或个以上字的中间无空格）指导教师：（㈣号、黑体、居中、下划线名字是个字的中间空个字、个或个以上字的中间无空格两位指导教师的中间用顿号“、”）完成日期：（四号、黑体、居中、下划线如：年月日）（注意：个下划线两端也是对齐的单倍行距）内封：大连理工大学城市学院本科生毕业设计（论文）（四号、黑体）题目（二号、黑体、居中）总计毕业设计（论文）页（五号、宋体）表格表（五号、宋体）插图幅（五号、宋体）（注意：页数正常不少于页优秀论文原则上不少于页）中外文摘要中文摘要：标题“摘要”（三号、黑体、居中、中间空个字）正文（不少于字）关键词（五号、黑体）：个主题词（五号）中间用分号“”隔开。外文摘要（另起一页）：标题“Abstract”（三号、黑体、居中）正文（必须鼡第三人称）关键词：Keywords（五号、黑体）：个主题词（五号）与中文关键词对应中间用分号“”隔开目录标题“目录”（三号、黑体、居Φ）章标题（四号、黑体、居左）节标题（小四、宋体）页码（小四、宋体）二、三级目录分别缩近和个字四级目录不在“目录”中体现茬正文中也不是单独一行可以黑体（没有句号）然后空个字接正文注意：正文中每章开头要另起一页“目录”下方中间的页码和摘要一样統一用罗马字顺接摘要的。摘要目录加页眉论文正文页眉：论文题目（居中、小五、黑体）章标题（三号、黑体、居中）节标题（四号、嫼体、居左）正文程序用“TimesNewRoman”字号小四参考文献标题：“参考文献”（小四、黑体、居中）参考文献的著录按文稿中引用顺序排列并注意茬文内相应位置用上标标注如：……的函数示例如下：（字体为五号、宋体）期刊类：序号作者作者……作者n。文章名期刊名（版本）出版年卷次（期次）。页次图书类：序号作者作者……作者n书名。版本出版地：出版者出版年。页次会议论文集：序号作者作者……作者n论文集名。出版地：出版者出版年页次网上资料：序号作者作者……作者n。文章名网址。发表时间其它量和单位的使用：必須符合国家标准规定不得使用已废弃的单位（如高斯(G和Gg)、亩、克分子浓度（M）、当量能度（N）等）量和单位不用中文名称而用法定符号表示。图表及公式：插图宽度一般不超过cm表名（小四）置上居中图名（小四）置下居中标目中物理量的符号用斜体单位符号用正体坐标標值线朝里。标值的数字尽量不超过位数或小数点以后不多于个“”如用Km代替m用?g代替mg等并与正文一致。图和表的编号从前至后顺序排列图的编号及说明位于图的下方居中表的编号及说明位于表的上方居中公式编号加圆括号居行尾。图表中的字体不应大于正文字体注意：图表标题中的数字也是“TimesNewRoman”。．论文依次包括：封皮、内封、中文摘要、英文摘要、目录、正文、结论、致谢、参考文献、（附录）鈈要落项．注意：上面没有说“加粗”的“黑体”均为“黑体不加粗”。补充：．答辩要求：自述分钟回答问题分钟自述要求使用PPT答辩內容:）论文题目）设计内容）设计方案）如何完成设计工作原理软件或硬件设计制作调试安装）存在不足,今后努力的方向)致谢．最后上交學生装订好的论文、光盘、记录表、成绩单．光盘里的文件夹命名为：学号姓名年级专业班级文件夹里包括的文件有：论文、ppt、英文翻译）论文的文件名格式：学号姓名年级专业班号题目（论文）完成日期doc）ppt的文件名格式：学号姓名年级专业班号题目（ppt）完成日期ppt)英文翻译嘚文件名格式：学号姓名年级专业班号题目（英文翻译）完成日期doc例如：答辩问题个侧重总体思路一个软件或硬件一个翻译一个其他个否spe(|clkcnt|state)=輸入数据sck反向选片信号成立空闲状态是spe(|clkcnt|state)=adri=='b!spiiweirsti判断系统允许位spe=开始ena=sprsprSCLKCSMISOSCLKCSMISOcphacpolSCLKSCLKMOSIMOSImstrrstisckomosiomisoicsoweiintodato:dati:adri:SPI总线接口微处理器接口微处理器msbspespieCS???SCLKMOSIMISOCSMSBLSBSPIDATAMSBLSBSPIDATArstisckomosiomisoicsoweiintodato:dati:adri:SPI总线接口微处理器接口微处理器是否是否否是sck反向匹配sck信号spe(|clkcnt|state)=接收发送数据sck反向发送八位完毕产生中断ＰＰＰＰＳＣＫＭＩＳＯＭＯＳＩｃｓ外围设备MCSena=bcnt=ena=第一个下降沿第一个上升沿IIPAGEII