CN101789171A - 一种数据传送总线变换方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的数据传送总线变换方法是：逐(子)帧接收遥测并行数据，并把并行数据转换成串行数据；把串行数据进行无损压缩处理；把压缩过的数据通过以太网传递给上位机；上位机按照数据传输协议、产品的数据遥测协议解调出各类物理变量，记录并存储。测试人员通过上位机完成工作状态的远程设置与查询信息交互任务。以FPGA+DSP+ARM结构的信息处理平台系统，其中，FPGA完成遥测并行数据到串行数据转换的任务；DSP读取FPGA处理后的数据完成数据无损压缩的任务；ARM从DSP中读取已经编码好的数据，通过以太网实现与上位机的实时通讯。不仅解决了信号畸变问题，满足了信息传递的实时性要求。同时具有网关功能和嵌入式Web功能，确保系统安全接入以太网。
Description
技术领域
本发明涉及计算机信息处理技术、网络通信技术、嵌入式系统技术、微电子技术等技术领域，尤其涉及一种数据传送总线变换方法及系统。
背景技术
在测试飞控组件时，由于被测系统与上位机有一定距离，如果直接把遥测并行数据传送到上位机，将会出现数据信号的衰减和信号延时问题，有可能使信号时序错位，而不能完成系统测试的任务。
发明内容
为了解决上述难题，本发明提供一种数据传送总线变换方法及系统，能够解决由于传输距离远带来的数据信号的衰减和信号延时问题，完成被测数据无损的、实时的、远距离与上位机进行通讯，并能接收上位机的控制指令，实现工作状态远程交互的任务。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种数据传送总线变换方法，其步骤如下：逐(子)帧接收遥测并行数据(BMK)，并把接收到的并行数据转换成串行数据；把串行数据进行无损压缩处理；把压缩过的数据通过以太网传递给上位机；上位机按照数据传输协议、产品的数据遥测协议解调出各类物理变量，记录并存储。测试人员通过上位机完成工作状态的远程设置与查询信息交互的任务。
实施上述方法的数据传送总线变换系统，采用FPGA+DSP+ARM的高端架构作为实时信息处理平台，以以太网作为与上位机的通信方式，其中：FPGA作为DSP的协处理器，完成并行数据到串行数据的转换等数据预处理任务；DSP读取FPGA处理后的数据并完成数据无损压缩的任务；ARM作为中央处理控制器，主要控制DSP系统，并从DSP系统中读取已经编码好的数据通过以太网实现与上位机的实时通讯。
本发明具有如下优越性：
1、在该系统中采用了FPGA+DSP+ARM的高端架构，为满足实时信号处理任务，在选择DSP芯片时，不仅考虑其处理速度，还考虑其与FPGA、ARM的接口能力，选择带有EMIF和HPI接口的DSP使其与FPGA、ARM无缝连接，保证通信的实时性要求。
2、采用现场可编程门阵列(FPGA)，实现输入信号硬件资源灵活配置，方便系统升级。
3、采用数字信号处理器(DSP)，DSP能够完成复杂的数字信号处理，并能满足系统的实时性要求。
4、采用ARM微控制器，ARM作为整个系统的中央处理控制器，实现复杂严谨的实时事务逻辑，并通过以太网完成与上位机实时通讯的任务。
5、在ARM微控制器中移植uCLinux操作系统。uCLinux是一个带有完整的TCP/IP协议的操作系统，在uCLinux中加入实时RT-Linux模块以满足对嵌入式操作系统的实时性要求。uClinux是针对通信和控制领域的嵌入式操作系统，其主要的优势在于开放源代码、稳定、强大的网络通信功能以及其精简性。
6、本发明不仅解决由于传输距离远引起的信号畸变问题，而且满足信息传递的实时性要求。同时具有网关功能和嵌入式Web功能，能确保系统安全接入Internet。
附图说明
图1为本发明数据传送总线变换系统框图；
图2为本发明ARM与DSP接口电路图；
图3为本发明DSP与FPGA接口电路图；
图4为本发明以太网接口示意图。
具体实施方式
结合附图，给出本发明的实施例如下：
一种数据传送总线变换方法，其步骤如下：逐(子)帧接收遥测并行数据(BMK)，并把接收到的并行数据转换成串行数据；把串行数据进行无损压缩处理；把压缩过的数据通过以太网传递给上位机；上位机按照数据传输协议、产品的数据遥测协议解调出各类物理变量，记录并存储。测试人员通过上位机完成工作状态的远程设置与查询信息交互的任务。
实施上述方法的数据传送总线变换系统，如图1-4所示：采用FPGA+DSP+ARM的高端架构作为实时信息处理平台，以以太网作为与上位机的通信方式。其中，FPGA作为DSP的协处理器，完成并行数据到串行数据的转换等数据预处理任务；DSP读取FPGA处理后的数据并完成数据压缩的任务；ARM作为中央处理控制器，主要控制DSP系统，并从DSP系统中读取已经编码好的数据通过以太网完成与上位机实时通讯的任务。
为实现输入信号硬件资源灵活配置，方便系统升级，采用现场可编程门阵列(FPGA)。FPGA主要完成并行数据到串行数据的转换等数据预处理。FPGA应选用主流公司的主流产品，例如Xilinx公司最新推出的低成本现场可编程门阵列Spartan-3E系列。Spartan-3E系列中的RAM块的18Kbit的模块存储器是完全同步、真正的双端口存储器。用户可独立地从每个端口读出或向每个端口写入(但同一地址不能同时进行读和写)。另外，每个端口都有一个独立的时钟，并且对每个端口的数据宽度都可以独立进行配置。
DSP不仅要完成数据压缩的任务，而且要完成分别与FPGA、ARM进行实时通信的任务。选用带有EMIF和HPI外设接口的DSP，例如TI公司的TMS320C64XX系列的DSP。DSP通过EMIF接口实现与FPGA的无缝连接，FPGA作为DSP的协处理器而存在。DSP读取FPGA处理过的数据就像访问SDRAM一样，保证了实时通信。DSP通过HPI接口实现与ARM微控制器的无缝连接，DSP是作为ARM的协处理器而存在。ARM通过HPI访问DSP内部的RAM以及其它一些外部资源。在整个ARM与DSP通过HPI接口进行通讯和数据交换的过程中，除了中断ARM和清除ARM发过来的中断需要DSP本身参与外，其它操作DSP都处于被动地位，几乎不进行其它的操作。所以对于ARM来说，DSP就相当于一片外接SDRAM。ARM选用基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微控制器。例如Samsung公司的S3C4510B，S3C4510B是基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微控制器，内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM7TDMI RISC处理器核。除了ARM7TDMI核以外，S3C4510B还有许多重要的片内外围功能模块，其中就有一个以太网控制器，用于网络通信。S3C4510B通过高速以太网物理层接口器件很方便的就能接入以太网。
ARM作为中央处理控制器，主要控制DSP系统，并从DSP系统中读取已经编码好的数据通过以太网完成与上位机的实时通讯的任务。在ARM中移植带有TCP/IP协议包的嵌入式实时操作系统uCLinux成为必需，在uCLinux中加入实时RT-Linux模块以满足对嵌入式操作系统的实时性要求。基于嵌入式操作系统的硬件驱动和应用程序的开发是在交叉编译环境中进行的，首先在PC机上开发，然后移植到目标机上进行调试并最终固化到目标机上。
Claims (3)
1.一种数据传送总线变换方法，其特征是：其包括如下步骤：逐(子)帧接收遥测并行数据(BMK)，并把接收到的并行数据转换成串行数据；把串行数据进行无损压缩处理；把压缩过的数据通过以太网传递给上位机；上位机按照数据传输协议、产品的数据遥测协议解调出各类物理变量，记录并存储。测试人员通过上位机完成工作状态的远程设置与查询信息交互的任务。
2.一种实现权利要求1所述数据传送总线变换方法的数据传送总线变换系统，其特征是：采用FPGA+DSP+ARM的高端架构作为实时信息处理平台，以以太网作为与上位机的通信方式，其中：FPGA作为DSP的协处理器，完成并行数据到串行数据的转换等数据预处理任务；DSP读取FPGA处理后的数据并完成数据无损压缩的任务；ARM作为中央处理控制器，主要控制DSP系统，并从DSP系统中读取已经编码好的数据通过以太网实现与上位机的实时通讯。
3.根据权利要求2所述的数据传送总线变换系统，其特征是：所述DSP带有EMIF和HPI外设接口，DSP通过EMIF接口实现与FPGA的无缝连接，通过HPI接口实现与ARM微控制器的无缝连接；所述ARM通过HPI访问DSP内部的RAM以及其它一些外部资源。
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