CN101520944A - 监控终端数据传输系统及数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监控终端数据传输系统及数据传输方法，包括：由数据接口转换模块、并串转换模块组成的数据发送处理模块、光纤发送模块、光纤传输通道、光纤接收模块和由数据解码模块、串并转换模块、解码自适应模块、接口转换模块组成的数据接收处理模块；主控设备的多路控制数据顺序通过各个模块被传输到被控设备端。本发明采用自行设计的数据复用协议、解码协议、解码自适应模块由一片可编程逻辑器件CPLD实现，系统成本低，实用性强；可根据需要随意调整，不会增加设计成本；信号传输实时性强，基于可编程逻辑器件实现，纯逻辑运行，不存在CPU等系统存在的死机风险，系统稳定性高。

Description

监控终端数据传输系统及数据传输方法

技术领域

本发明涉及监控终端的技术领域，具体说是一种产品集成度高、生产成本低、运行稳定、实时性好的监控终端数据传输系统及数据传输方法。

背景技术

目前，随着监控行业的发展，现在的监控已经不仅仅是视频传输和前端监控终端的云台控制这些简单的系统搭建，而是囊括了智能交通、公安联网等应用的整个平安城市系统。具备远距离传输能力的点对点光纤传输设备成为监控系统重要的组成部分，此时需要传输的控制数据不仅包括控制云台信号，还要控制现场车检器、红灯检测器信号等等。由于现场控制设备相互之间存在区别，需要传输的控制信号的速率也从DC到100KBPS各不相同，而传输信号线路只有1芯光纤，这就要求设计将多路控制信号经过传输设备的复用和解复用来解决这样的问题。现有数据复用和解复用技术，需要锁相环、FPGA配合来完成点对点光纤异步通讯信号的传输；或者通过专用SEDES方案来完成此项工作。

但是，如上所述的已有技术中存在如下的不足点：

一方面，现有技术虽然可以支持高达50M的数据速率，但是设计成本方面存在巨大的劣势，不适用于低速的通讯应用场合，这样无疑增加了产品的成本，难以在激烈的监控行业点对点光传输市场竞争中占据优势；另一方面，现有技术的传输设备在使用中受到处理器的限制往往受制于死机等故障，设备的稳定性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种产品集成度高、生产成本低、运行稳定、实时性好的监控终端数据传输系统及数据传输方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明的监控终端控制数据传输系统，包括：用来接收主控设备控制数据的数据发送处理模块、光纤发送模块、光纤传输通道、光纤接收模块和用于将接收到数据处理之后提供给被控设备的数据接收处理模块，数据发送处理模块包括数据接口转换模块、并串转换模块；数据接收处理模块包括数据解码模块、串并转换模块、解码自适应模块、接口转换模块，其中解码自适应模块用于自动控制解码模块校正误码；主控设备的多路控制数据顺序通过数据接口转换模块、并串转换模块、光纤发送模块、光纤传输通道、光纤接收模块、数据解码模块、串并转换模块、接口转换模块，传输到被控设备端。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述的数据发送处理模块与数据接收处理模块分别采用单片CPLD纯逻辑器件实现。

所述的数据发送处理模块与光纤发送模块之间以TTL口连接；数据接收处理模块与光纤接收模块之间以TTL口连接。

所述的数据发送处理模块与主控系统之间以异步串行通信接口连接，数据接收处理模块与被控系统之间以异步串行通信接口连接。

所述的光纤发送模块与光纤接收模块之间的光纤传输通道以点对点光纤相连。

本发明还提供了监控终端控制数据传输方法，数据传输的步骤如下：

在数据发送端：

a、上电，数据发送处理模块初始化；

b、数据接口转换模块将主控设备的控制数据转换为TTL数据送给数据发送处理模块；

c、数据发送处理模块将多通道数据串行化，并增加帧头和校验；

d、发送端数据处理模块将串行化的数据发送至光纤传输通道；

e、纯逻辑运行，保证数据发送处理模块将数据无延时不间断发送至光纤传输通道；

在数据接收端：

A、上电，数据接收处理模块处于初始化状态；

B、数据接收处理模块接收来自发送端的串行数据并使用本地时钟进行串行数据帧头和校验检测；

C、解码自适应模块实时跟踪解码电路，当出现连续数量帧头检验错误时进行解码电路自调节，直到找到最优的解码参数配置，锁定解码；

D、完成帧头和校验检测后将控制数据按照通道顺序输出到受控设备端口；

E、纯逻辑运行，保证数据接收处理模块实时无间断处理收到的数据并发送到受控设备。

所述的监控终端控制数据传输方法中，数据解码自适应模块接收来自发送端的串行数据并实时进行解码分析，动态调整接收端解码电路的时钟输入系统，具体步骤如下：

I、接收解码电路以串并转换电路为核心，完成串行数据的并行化；

II、接收端按照发射端设定好的插入帧头的数据格式来检验串行数据中是否存在有效帧头；

III、如果帧头有效，则解码电路输出有效，可以输出到受控设备端口，同时输出复位信号到计数器单元；

IV、如果帧头无效，则解码电路的解码输出无效，不允许解码结果输出；

V、如果计数器在超过4帧的计数时间间隙内没有收到帧头有效指示，则输出指示信息控制接收端解码时钟自动翻转180度之后提供给接收解码电路。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明采用自行设计的数据复用协议、解码协议、解码自适应模块由一片可编程逻辑器件CPLD实现，系统成本低，实用性强。本发明支持的数据通道数量和数据通道速率可以根据需要随意调整，而且不会增加设计成本。本发明基于点对点的光纤系统，采用纯逻辑器件实现，信号传输实时性强，特别适合对实时性要求高的点对点光纤监控系统。本发明基于可编程逻辑器件实现，纯逻辑运行，避免了CPU系统存在的死机风险，系统稳定性高。

附图说明

图1是本发明的监控终端数据传输系统的示意图；

图2是本发明的监控终端数据传输系统中数据发送处理模块的结构数据框图；

图3是本发明的监控终端数据传输系统中数据接收处理模块的结构数据框图；

图4是解码自适应模块的工作流程图。

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。

图1是本发明的监控终端数据传输系统的示意图；图2是本发明的监控终端数据传输系统中数据发送处理模块的结构数据框图；图3是本发明的监控终端数据传输系统中数据接收处理模块的结构数据框图；图4是解码自适应模块的工作流程图。

如图1所示，本发明的监控终端控制数据传输系统，包括：用来接收主控设备控制数据的数据发送处理模块、光纤发送模块、光纤传输通道、光纤接收模块和用于将接收到数据处理之后提供给被控设备的数据接收处理模块，数据发送处理模块包括数据接口转换模块、并串转换模块；数据接收处理模块包括数据解码模块、串并转换模块、解码自适应模块、接口转换模块，其中解码自适应模块用于自动控制解码模块校正误码；主控设备的多路控制数据顺序通过数据接口转换模块、并串转换模块、光纤发送模块、光纤传输通道、光纤接收模块、数据解码模块、串并转换模块、接口转换模块，传输到被控设备端。

其中，数据发送处理模块与数据接收处理模块分别采用单片CPLD纯逻辑器件实现。数据发送处理模块与光纤发送模块之间以TTL口连接；数据接收处理模块与光纤接收模块之间以TTL口连接。数据发送处理模块与主控系统之间以异步串行通信接口连接，数据接收处理模块与被控系统之间以异步串行通信接口如RS485、RS422、RS232连接。光纤发送模块与光纤接收模块之间的光纤传输通道以点对点光纤相连。

本发明的监控终端控制数据传输方法，数据传输的步骤如下：

在数据发送端：

a、上电，数据发送处理模块初始化；

b、数据接口转换模块将主控设备的控制数据转换为TTL数据送给数据发送处理模块；

c、数据发送处理模块将多通道数据串行化，并增加帧头和校验；

d、发送端数据处理模块将串行化的数据发送至光纤传输通道；

e、纯逻辑运行，保证数据发送处理模块将数据无延时不间断发送至光纤传输通道；

在数据接收端：

A、上电，数据接收处理模块处于初始化状态；

B、数据接收处理模块接收来自发送端的串行数据并使用本地时钟进行串行数据帧头和校验检测；

C、解码自适应模块实时跟踪解码电路，当出现连续数量帧头检验错误时进行解码电路自调节，直到找到最优的解码参数配置，锁定解码；

D、完成帧头和校验检测后将控制数据按照通道顺序输出到受控设备端口；

E、纯逻辑运行，保证数据接收处理模块实时无间断处理收到的数据并发送到受控设备。

如图2所示，数据发送模块包括接口转换模块、帧头码发生器、时钟发生器和并串转换模块。数据发送模块实现将主控设备的多路并行控制数据进行编码的功能，具体实现步骤如下：

a、接口转换模块将主控设备数据类型转换为TTL类型，方便后续电路处理；

b、帧头码发生器根据所需要传输的信号通道数量和类型，发生并串转换的帧头码，并将此信号传输给并串转换模块；

c、时钟信号发生器根据所需要传输数据通道的数量为并串转换模块提供对应的时钟系统；

d、控制信号产生器根据数据通道的数量和帧头码的类型，产生控制信号提供给并串转换模块实现控制信号的串行化；

e、串行信号输出模块接收并串转换的信号并将信号提供给光纤发送模块。

如图3所示，数据接收模块包括时钟发生器、计数器、时钟控制器、帧头检测模块和并串转换模块，数据接收模块从光纤串行数据中将多路控制数据提取出来，具体步骤如下：

A、串行信号输入模块接收光纤接收模块收到信号提供给系统处理；

B、时钟发生器根据发送端数据复用格式输出解码需要的时钟提供给帧头检测模块、计数器模块和串并转换模块；

C、帧头检测单元用来监测接收数据中的帧头和校验，确定是否和发送端建立同步锁定，并将监测结果提供给计数器模块；

D、计数器单元收到帧头检测单元的输出信号，结合自身设定的技术报警设置，输出控制信号到时钟控制器模块；

E、时钟控制器模块对计数器模块的输入进行判断分析，输出控制信息到时钟控制器来优化时钟发生器的时钟输出，使得接收电路所定最佳的解码参数配置；

F、并串转换器收到串行信号输入和时钟发生器提供的优化时钟信息，完成数据串并转换输出到并行信号输出模块；

G、并行信号输出模块将恢复出来的数据信号提供给接口转换模块，由接口转换模块将数据信息转换为被控设备可以识别的数据格式发送给受控设备。

如图4所示，接收端数据解码自适应模块接收来自发送端的串行数据并实时进行解码分析，动态调整接收端解码电路的时钟输入系统，具体步骤如下：

I、接收解码电路以串并转换电路为核心，完成串行数据的并行化；

II、接收端按照发射端设定好的插入帧头的数据格式来检验串行数据中是否存在有效帧头；

III、如果帧头有效，则解码电路输出有效，可以输出到受控设备端口，同时输出复位信号到计数器单元，将计数器清零；

IV、如果帧头无效，则解码电路的解码输出无效，不允许解码结果输出；

V、如果计数器在超过4帧的计数时间间隙内没有收到帧头有效指示，则输出指示信息控制接收端解码时钟自动翻转180度之后提供给接收解码电路。

因为异步通讯两端时钟频率精度误差在50ppm以内，因此解码时钟180度翻转必定可以解出来有用数据信号。

Claims (7)

1、一种监控终端控制数据传输系统，包括：用来接收主控设备控制数据的数据发送处理模块、光纤发送模块、光纤传输通道、光纤接收模块和用于将接收到数据处理之后提供给被控设备的数据接收处理模块，其特征在于：数据发送处理模块包括数据接口转换模块、并串转换模块；数据接收处理模块包括数据解码模块、串并转换模块、解码自适应模块、接口转换模块，其中解码自适应模块用于自动控制解码模块校正误码；主控设备的多路控制数据顺序通过数据接口转换模块、并串转换模块、光纤发送模块、光纤传输通道、光纤接收模块、数据解码模块、串并转换模块、接口转换模块，传输到被控设备端。

2、根据权利1所述的监控终端控制数据传输系统，其特征在于：数据发送处理模块与数据接收处理模块分别采用单片CPLD纯逻辑器件实现。

3、根据权利1所述的监控终端控制数据传输系统，其特征在于：数据发送处理模块与光纤发送模块之间以TTL口连接；数据接收处理模块与光纤接收模块之间以TTL口连接。

4、根据权利1所述的监控终端控制数据传输系统，其特征在于：数据发送处理模块与主控系统之间以异步串行通信接口连接，数据接收处理模块与被控系统之间以异步串行通信接口连接。

5、根据权利1所述的监控终端控制数据传输系统，其特征在于：光纤发送模块与光纤接收模块之间的光纤传输通道以点对点光纤相连。

6、一种基于权利要求1所述的数据传输系统的监控终端控制数据传输方法，其特征在于数据传输的步骤如下：

在数据发送端：

a、上电，数据发送处理模块初始化；

b、数据接口转换模块将主控设备的控制数据转换为TTL数据送给数据发送处理模块；

c、数据发送处理模块将多通道数据串行化，并增加帧头和校验；

d、发送端数据处理模块将串行化的数据发送至光纤传输通道；

e、纯逻辑运行，保证数据发送处理模块将数据无延时不间断发送至光纤传输通道；

在数据接收端：

A、上电，数据接收处理模块处于初始化状态；

B、数据接收处理模块接收来自发送端的串行数据并使用本地时钟进行串行数据帧头和校验检测；

C、解码自适应模块实时跟踪解码电路，当出现连续数量帧头检验错误时进行解码电路自调节，直到找到最优的解码参数配置，锁定解码；

D、完成帧头和校验检测后将控制数据按照通道顺序输出到受控设备端口；

E、纯逻辑运行，保证数据接收处理模块实时无间断处理收到的数据并发送到受控设备。

7、根据权利要求6所述的监控终端控制数据传输方法，其特征在于：数据解码自适应模块接收来自发送端的串行数据并实时进行解码分析，动态调整接收端解码电路的时钟输入系统，具体步骤如下：

I、接收解码电路以串并转换电路为核心，完成串行数据的并行化；

II、接收端按照发射端设定好的插入帧头的数据格式来检验串行数据中是否存在有效帧头；

III、如果帧头有效，则解码电路输出有效，可以输出到受控设备端口，同时输出复位信号到计数器单元；

IV、如果帧头无效，则解码电路的解码输出无效，不允许解码结果输出；

V、如果计数器在超过4帧的计数时间间隙内没有收到帧头有效指示，则输出指示信息控制接收端解码时钟自动翻转180度之后提供给接收解码电路。

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