CQF是目前TSN标準定義的(de)可(kě)實現确定性交換延時的(de)轉發模型，其交換流程可(kě)以方便的(de)映射到FAST平台的(de)FPGA流水線上。FAST流水線的(de)用戶定義輸出（UDO）模塊可(kě)實現用戶定義的(de)分組輸出控制，支持TSN CQF轉發模型的(de)UDO稱為(wèi)CQF-UDO。
本文介紹的(de)CQF-UDO模塊主要用于CQF功能的(de)驗證。面向具體應用的(de)CQF實現需要對輸出隊列數目，輸出緩沖區大小等參數進行(xíng)優化。 一(yī)、CQF-UDO實現結構       在FAST架構下，除了流分類，單流流量監測和(hé)基于PTP協議的(de)全網時間同步功能由FAST基本流水線和(hé)擴展的(de)PTP-UDA模塊實現外，基于CQF的(de)流量整型功能由CQF-UDO模塊實現。基于FAST定義的(de)标準UDO接口信号和(hé)數據交換時序，CQF-UDO可(kě)方便地(dì)與FAST基本流水線對接。    （1）模塊組成
      FPGA實現的(de)CQF-UDO模塊的(de)結構如(rú)下圖所示。其中Cin和(hé)Cout接口為(wèi)模塊的(de)訪問控制接口，軟件可(kě)通過該接口對模塊內(nèi)部的(de)寄存器、計數器和(hé)控制表格進行(xíng)訪問。模塊通過PKT接口接收和(hé)發送分組，Sync_time信号用于從PTP-UDA模塊接收全網同步時鍾，對時間門控邏輯進行(xíng)控制。      為(wèi)簡化設計，CQF-UDO維護4個隊列，其中最高(gāo)優先級的(de)Q7和(hé)Q6以乒乓隊列的(de)形式保存時間敏感分組，Q4保存帶寬預約流的(de)分組，Q0保存Besteffort分組。當需要對時間敏感分組劃分不同優先級時，則需要不同的(de)乒乓隊列保存不同優先級的(de)時間敏感分組。      為(wèi)了提高(gāo)存儲效率，CFQ-UDO模塊将所有(yǒu)緩存的(de)分組緩存在共享的(de)RAM緩沖區PB中緩存，每個輸出調度隊列Q0/Q4/Q6/Q7隻保存分組的(de)地(dì)址。IC從FBD獲取當前空閑緩沖區的(de)狀态STA，對不同輸出隊列采用不同的(de)緩沖區管理(lǐ)算法，決定到達的(de)分組是丢棄還是送PB緩存。 CQF-UDO包含的(de)主要模塊和(hé)功能如(rú)下表所示。    （2）關鍵數據結構
     PKT：IC/OC與PB之間傳輸，以及PB保存的(de)PKT為(wèi)FAST分組結構，即FAST定義的(de)32字節元數據（metadata）加上不含校驗字段的(de)以太網分組。UDO保存FAST元數據的(de)原因是其中攜帶了分組接收時間戳，可(kě)用于後續透明時鍾的(de)修訂。      BD：為(wèi)PB中512字節緩沖區的(de)地(dì)址，初始化時硬件将所有(yǒu)的(de)空閑BD寫入空閑緩沖區隊列（FBQ），IC在接收到分組需要将分組寫入PB時，首先從FBQ讀取空閑BD，OC在從PB讀取分組發送結束後，将BD釋放寫回FBQ；      PD：分組描述符，包含從分組元數據中提取出來的(de)14位的(de)flowID，3位的(de)優先級Pri，以及最多3個BD信息等。其中Pri是分組攜帶的(de)優先級，flowID由FAST流水線的(de)GME模塊生成，BD由輸入控制模塊IC獲得。 二、CQF-UDO的(de)配置管理(lǐ)      根據CQF-UDO的(de)實現模型，共有(yǒu)9個訪問點需要軟件進行(xíng)管理(lǐ)配置。這些訪問點共同組成了CQF-UDO數據轉發的(de)抽象。用戶可(kě)以根據不同的(de)軟件配置實現輸出接口的(de)資源預約配置，流量測量和(hé)整型，以及轉發狀态檢測等功能。各訪問點的(de)詳細信息如(rú)下表所示。       根據FAST規範，上述信息需要映射到一(yī)個32位的(de)虛拟地(dì)址空間中。CPU上驅動通過訪問這些虛拟地(dì)址對這些信息進行(xíng)管理(lǐ)。 三、CQF-UDO對标準CQF整型處理(lǐ)的(de)簡化      CQF-UDO模塊實現的(de)CQF功能隻是标準CQF的(de)一(yī)個子(zǐ)集或是簡化的(de)實驗版本，主要簡化包括：
     1.簡化的(de)入隊流控機(jī)制，使用簡單的(de)令牌桶（B，r，L三個參數）實現代替802.1Q-2014規範定義的(de)基于信用的(de)整形器（10個參數）的(de)功能；
     2.使用4個輸出隊列代替标準的(de)8個輸出隊列，因此隻支持一(yī)個優先級的(de)時間敏感流量，一(yī)個優先級的(de)預約帶寬流量以及一(yī)個優先級的(de)BE流量。      盡管存在上述簡化，CQF-UDO仍可(kě)以對TSN網絡中CQF整型機(jī)制進行(xíng)驗證，實現确定性的(de)傳輸延時保證。關于分組緩沖區PB的(de)大小評估額設置，隊列長(cháng)度設置以及緩沖區管理(lǐ)算法将在後續文章(zhāng)中給出。