CN109510761B - 一种基于srio的一对多总线网关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SRIO的一对多总线网关装置，其中，包括：网关模块用于进行协议转换和总线数据收发；网关模块包括SRIO‑CAN网关模块、SRIO‑以太网网关模块、SRIO‑ARINC网关模块以及SRIO‑USB网关模；CAN总线设备连接到SRIO‑CAN网关模块的输入端，以太网设备和USB设备分别连接到SRIO‑以太网网关模块和SRIO‑USB网关模块的输出端；CAN总线设备向SRIO‑CAN网关模块输入CAN格式数据，SRIO‑CAN网关模块的收发电路将输入到的CAN格式数据存储，并将数据转换成SRIO格式后发给交换模块；交换模块接收到来自CAN‑SRIO方向网关的数据后，将SRIO格式的数据转发给所有已建立连接的网关模块；SRIO‑以太网网关模块收到来自交换模块的数据后将SRIO格式转换成以太网格式，通过收发电路的输出端发送到以太网设备。

Description

一种基于SRIO的一对多总线网关装置
技术领域
本发明涉及一种网关技术，特别涉及一种基于SRIO的一对多总线网关装置。
背景技术
随着计算机网络和总线技术的发展，不同总线之间协议的转换需求愈加旺盛。在某一实际应用环境中，需要将CAN总线数据转换成以太网、ARINC和USB总线数据。传统做法是用户去采购CAN转以太网、CAN转ARINC、CAN转USB三个网关设备，而这三种网关设备来自不同的供应商，需要较长的采购和适配时间。与此同时，三个网关设备需要三条CAN电缆设备，增加了材料的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SRIO的一对多总线网关装置，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种基于SRIO的一对多总线网关装置，其中，包括：网关模块、存储模块以及SRIO交换模块；网关模块用于进行协议转换和总线数据收发；网关模块包括SRIO-CAN网关模块、SRIO-以太网网关模块、SRIO-ARINC网关模块以及SRIO-USB网关模；CAN总线设备连接到SRIO-CAN网关模块的输入端，以太网设备和USB设备分别连接到SRIO-以太网网关模块和SRIO-USB网关模块的输出端；SRIO-CAN网关模块、SRIO-以太网网关模块、SRIO-USB网关模块分别与交换模块建立SRIO连接；CAN总线设备向SRIO-CAN网关模块输入CAN格式数据，SRIO-CAN网关模块的收发电路将输入到的CAN格式数据存储，并将数据转换成SRIO格式后发给交换模块；交换模块接收到来自CAN-SRIO方向网关的数据后，将SRIO格式的数据转发给所有已建立连接的网关模块；SRIO-以太网网关模块收到来自交换模块的数据后将SRIO格式转换成以太网格式，通过收发电路的输出端发送到以太网设备。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，存储模块收到来自交换模块的数据后，将数据存储到SATA硬盘中。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，网关模块中每个网关模块包含两个方向的转换网关，分别是SRIO总线到其它总线的转换和其它总线到SRIO总线的转换。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，网关模块内部采用CPU+FPGA架构，实现SRIO与其它总线协议的转换功能。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，CPU用于进行总线协议层数据的转换，FPGA用于SRIO逻辑层的例化。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，网关模块、存储模块以及SRIO交换模块通过VPX底板相连。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，交换模块以CPS1848为核心，CPS1848作为SRIO交换芯片，通过VPX底板的SRIO通路与各模块相连。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，存储模块采用DSP+SATA硬盘的架构，DSP内置SRIO接口与VPX底板相连，SATA硬盘采用循环覆盖存储的方式，记录DSP接收到的SRIO数据。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，还包括：供电模块，由二次电源、系统总开关以及独立供电开关组成。
根据本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置的一实施例，其中，二次电源用来将外部220V供电转换为各模块所需的供电电压。
本发明的基于SRIO的一对多总线网关装置实现了CAN、以太网、ARINC、USB总线中，其中一种总线数据到用户所需的其余几种总线数据的协议转换。该装置克服了传统总线网关一对一策略下系统需要使用多个转换设备的缺陷，采用通用化、模块化、集成化的设计理念，将CAN、以太网、ARINC、USB总线设备数据协议的转换用一个设备即可实现。
附图说明
图1是一对多总线网关装置结构图。
图2是网关模块内部结构图。
图3是SRIO拓扑结构图。
图4是存储模块内部结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1是一对多总线网关装置结构图，如图1所示，本发明基于SRIO的一对多总线网关装置包括网关模块、SRIO交换模块、存储模块以及供电模块，各模块通过VPX底板相连。
图2是网关模块内部结构图，如图2所示，网关模块负责协议转换和总线数据收发。网关模块由SRIO-CAN网关模块、SRIO-以太网网关模块、SRIO-ARINC网关模块、SRIO-USB网关模块组成。每个网关模块包含两个方向的转换网关，分别是SRIO总线到其它总线的转换(统一称为SRIO-X方向网关)和其它总线到SRIO总线的转换(统一称为X-SRIO方向网关)。网关模块内部采用CPU+FPGA架构，实现SRIO与其它总线协议的转换功能。CPU用来进行总线协议层数据的转换，FPGA负责SRIO逻辑层的例化。网关模块外部集成总线收发电路(包括输入端和输出端)，实现总线数据收发的功能。
图3是SRIO拓扑结构图，如图3所示，交换模块以CPS1848为核心器件。CPS1848作为SRIO交换芯片，通过VPX底板的SRIO通路与所有模块相连。
图4是存储模块内部结构图，如图4所示，存储模块采用DSP+SATA的架构。DSP选用TI公司的TMS320C6455处理器，处理器内置SRIO接口与VPX底板相连。SATA硬盘采用循环覆盖存储的方式，记录DSP接收到的SRIO数据。SATA硬盘可以从存储模块中拆卸，数据可以通过硬盘上的SATA口导出到个人计算机，供用户事后分析使用。
如图1所示，供电模块由二次电源、系统总开关以及独立供电开关组成。二次电源用来将外部220V供电转换为各模块所需的供电电压。系统总开关是系统所有模块的供电开关。每个网关模块都有其对应的独立供电开关，方便用户灵活选择该网关模块是否参与协议转换。
如图1至图4所示，以CAN总线转以太网和USB为例，具体实施包括：
准备工作：
根据该需求，将用户的CAN总线设备连接到SRIO-CAN网关模块的输入端，将用户的以太网设备和USB设备分别连接到SRIO-以太网网关模块和SRIO-USB网关模块的输出端。最后打开上述三个模块的单独供电开关。
运行网关装置包括：
(1)系统加电
打开系统总开关，外部220V电压通过二次电源给系统内各模块供电。SRIO-CAN网关模块、SRIO-以太网网关模块、SRIO-USB网关模块分别与交换模块建立SRIO连接。
(2)X-SRIO方向网关
启动用户的CAN总线设备向SRIO-CAN网关模块输入CAN格式数据。SRIO-CAN网关模块的收发电路将输入到的CAN格式数据存储到CPU内部，CPU将数据转换成SRIO格式后发给FPGA，FPGA将SRIO格式的数据通过VPX底板发送到交换模块。
(3)SRIO交换工作
SRIO交换模块接收到来自CAN-SRIO方向网关的数据后，CPS1848交换机将SRIO格式的数据通过VPX底板无目的转发给所有已建立连接的网关模块，即SRIO-以太网网关模块和SRIO-USB网关模块。(不包含数据来源，即SRIO-CAN网关模块。)
(4)SRIO-X方向网关工作
SRIO-以太网网关模块FPGA收到来自交换模块的数据后转发给CPU，CPU将SRIO格式转换成以太网格式，通过收发电路的输出端发送到用户的以太网设备。SRIO-USB网关模块的工作原理与SRIO-以太网网关模块相同。
(5)存储模块记录
存储模块的C6455收到来自交换模块的数据后，将数据存储到SATA硬盘中。
(6)系统断电
关闭用户的CAN总线设备后，关闭系统总开关。
导出硬盘数据包括：
从存储模块取出可拆卸的硬盘，将硬盘通过SATA数据线连接到个人计算机的SATA接口，即可将记录到的数据从SATA硬盘导入到个人计算机中，提供用户分析数据使用。
本发明主要针对不同网络间总线协议转换的需求，设计了一种基于SRIO的一对多总线网关装置。该装置采用VPX架构，以SRIO为网络中转媒介，实现CAN、以太网、ARINC、USB总线设备数据协议的转换，用户可以选择某一种总线格式数据转换成其它某几种总线格式数据，并增加了用于事后分析数据的存储记录功能。通过采用一对多的转换策略，降低了采用多个一对一网关设备带来的额外时间成本和价格成本，同时集成存储记录功能提高了系统的故障排查能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，包括：网关模块、存储模块以及SRIO交换模块；
网关模块用于进行协议转换和总线数据收发；网关模块包括SRIO-CAN网关模块、SRIO-以太网网关模块、SRIO-ARINC网关模块以及SRIO-USB网关模块；
CAN总线设备连接到SRIO-CAN网关模块的输入端，以太网设备和USB设备分别连接到SRIO-以太网网关模块和SRIO-USB网关模块的输出端；
SRIO-CAN网关模块、SRIO-ARINC网关模块、SRIO-以太网网关模块、SRIO-USB网关模块分别与交换模块建立SRIO连接；
CAN总线设备向SRIO-CAN网关模块输入CAN格式数据，SRIO-CAN网关模块的收发电路将输入到的CAN格式数据存储，并将数据转换成SRIO格式后发给交换模块；
交换模块接收到来自CAN-SRIO方向网关的数据后，将SRIO格式的数据转发给所有已建立连接的网关模块；
SRIO-以太网网关模块收到来自交换模块的数据后将SRIO格式转换成以太网格式，通过收发电路的输出端发送到以太网设备。
2.如权利要求1所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，存储模块收到来自交换模块的数据后，将数据存储到SATA硬盘中。
3.如权利要求1所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，网关模块中每个网关模块包含两个方向的转换网关，分别是SRIO总线到其它总线的转换和其它总线到SRIO总线的转换。
4.如权利要求1所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，网关模块内部采用CPU+FPGA架构，实现SRIO与其它总线协议的转换功能。
5.如权利要求4所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，CPU用于进行总线协议层数据的转换，FPGA用于SRIO逻辑层的例化。
6.如权利要求1所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，网关模块、存储模块以及SRIO交换模块通过VPX底板相连。
7.如权利要求4所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，交换模块以CPS1848为核心，CPS1848作为SRIO交换芯片，通过VPX底板的SRIO通路与各模块相连。
8.如权利要求4所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，存储模块采用DSP+SATA硬盘的架构，DSP内置SRIO接口与VPX底板相连，SATA硬盘采用循环覆盖存储的方式，记录DSP接收到的SRIO数据。
9.如权利要求1所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，还包括：供电模块，由二次电源、系统总开关以及独立供电开关组成。
10.如权利要求9所述的基于SRIO的一对多总线网关装置，其特征在于，二次电源用来将外部220V供电转换为各模块所需的供电电压。
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