CN101917276B - 一种高低速共存接口组件、总线终端及总线通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于数据传输领域，提供了一种高低速共存接口组件、总线终端及总线通信系统，所述接口组件包括协议单元、低速信号收发单元和高速信号收发单元。在本发明实施例中，通过协议单元完成GJB289A协议转换、调制，并控制低速信号收发单元和/或高速信号收发单元通过相应的GJB289A总线接收、发送信号，实现了一种高低速共存接口组件，能够不必改变现有传输网络，利用现有的GJB289A总线通信系统实现高、低速数据传输，开发成本低、周期短、风险低。

Description

一种高低速共存接口组件、总线终端及总线通信系统

技术领域

本发明属于数据传输领域，尤其涉及一种高低速共存接口组件、总线终端及总线通信系统。

背景技术

至今，GJB289A标准已广泛应用于航空、航天等交互式内部子系统，规定电信号特性基于1Mbps速率的异步串行、命令/应答式数据总线，消息传输采用时分复用方式，具有完整性、可重复性及预先规划内容和周期性等特点，传输媒介为双绞线电缆。

GJB289A总线通信系统要求消息实时传输，具有确定性行为(低延迟)和低误码率。系统包括主要总线和冗余总线(或者次要总线)，终端具有同一时间在两路总线上监听和命令解码能力，而且在发送信号时只需要一路总线。并且，冗余总线可以根据需要扩展到2路以上。

但是，GJB289A总线通信系统中，消息传输采用曼彻斯特编码差分信号，带宽利用率低，信号能量集中在1MHz频率附近，没有在保持现有应用的同时进行其他通信工作的能力；而且，随着数据传输要求的不断提高，需要总线能实现高速大量数据传输，传统GJB289A总线通信系统的传输能力已经开始不能满足通信要求了。

然而，GJB289A总线通信系统已经广泛运用到工业和军事各个领域，用已有的具有高速传输能力的非GJB289A总线终端接口设备替换GJB289A总线通信系统的设备，以实现数据高速传输，从经济和实效的角度来看都不是很理想。因为该方法不仅需要更改传输协议，还需要重新考虑系统的布局和电缆的走线，整个系统的重建工作是长久的；此外，还可能会增加装备重量以及占用更大的内部空间，这些都将成为装备研制中的难题，特别是对机动性要求高的装备。

综上所述，现有GJB289A总线通信系统已经不能满足数据传输的需要，而重新开发新的高速通信系统，替换现有GJB289A总线通信系统成本高、开发周期长、风险高，无法满足现阶段GJB289A总线通信系统高速传输的需求。

发明内容

本发明实施例的目的旨在解决现有技术存在的问题，提供一种高低速共存接口组件，能够利用现有的GJB289A总线通信系统实现高、低速数据传输，开发成本低、周期短、风险低。

本发明实施例是这样实现的，一种高低速共存接口组件，包括协议单元、低速信号收发单元和高速信号收发单元；

所述协议单元，用于读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换后得到数字基带信号，或读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换、调制后得到数字调制信号；将接收到的数字基带信号进行GJB289A协议转换后存储到存储器，将接收到的数字调制信号进行解调和GJB289A协议转换，存储到存储器，控制所述低速信号收发单元和/或高速信号收发单元通过相应的GJB289A总线接收、发送信号；

所述低速信号收发单元，用于将所述协议单元输出的数字基带信号进行数模转换得到低速GJB289A信号后通过GJB289A相应的总线发送，将通过相应GJB289A总线接收到的低速GJB289A信号进行模数转换后输出给所述协议单元；

所述高速信号收发单元，用于将所述协议单元输出的数字调制信号进行数模转换得到高速GJB289A信号后通过相应的GJB289A总线发送；或将通过相应GJB289A总线接收到的高速GJB289A信号进行模数转换后输出所述协议单元。

本发明实施例的另一目的在于提供一种包含上述高低速共存接口组件的总线终端。

本发明实施例的另一目的在于提供一种总线通信系统，至少包括一个上述的总线终端。

在本发明实施例中，通过协议单元完成GJB289A协议转换、调制，并控制低速信号收发单元和/或高速信号收发单元通过相应的GJB289A总线接收、发送信号，实现了一种高低速共存接口组件，能够利用现有的GJB289A总线通信系统实现高、低速数据传输，开发成本低、周期短、风险低。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高低速共存接口组件的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的高低速共存接口组件的详细结构示意图；

图3是本发明实施例提供的总线通信系统的结构示意图；

图4是本发明另一实施例提供的高低速共存接口组件的详细结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的总线通信系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例中，通过协议单元完成GJB289A协议转换、调制，并控制低速信号收发单元和/或高速信号收发单元通过相应的GJB289A总线接收、发送信号，实现了一种高低速共存接口组件。

图1示出了本发明实施例提供的高低速共存接口组件的结构，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该接口组件可以用于总线终端，该总线终端可以用于总线通信系统；该接口组件可以是运行于这些总线终端内的软件单元、硬件单元或者软硬件相结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到这些总线终端中或者运行于这些总线终端的应用系统中，其中：

协议单元101，读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换后得到数字基带信号，或读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换、调制后得到数字调制信号；将接收到的数字基带信号进行GJB289A协议转换后存储到存储器，或将接收到的数字调制信号进行解调和GJB289A协议转换后存储到存储器，控制低速信号收发单元102和/或高速信号收发单元103通过相应的GJB289A总线接收、发送信号；其中，协议单元101是基于GJB289A协议进行处理的，该发送命令可以是该高低速共存接口组件所属的总线终端输出给协议单元101要求发送相应数据或命令的命令，可以为高速发送命令或低速发送命令，其中还包括发送数据和消息处理状态等；

低速信号收发单元102，将协议单元101输出的数字基带信号进行数模转换得到低速GJB289A信号后通过相应的GJB289A总线发送，将通过相应GJB289A总线接收到的低速GJB289A信号解码后输出给协议单元101；

高速信号收发单元103，将协议单元101输出的数字调制信号进行数模转换得到高速GJB289A信号后通过相应的GJB289A总线发送，将通过相应GJB289A总线接收到的高速GJB289A信号解调后输出协议单元101。

在本发明实施例中，可以通过总线终端或其他的控制单元对协议单元101进行配置，包括功能选择、复位等；低速GJB289A信号是以1Mbps低速数据速率传输的信号，即现有GJB289A总线通信系统中采用的信号；高速GJB289A信号为以100Mbps高速数据速率传输的信号。低速信号收发单元102和高速信号收发单元103分别通过不同的通道与GJB289A总线通信系统中的相应总线链接；另外，低速信号收发单元102和高速信号收发单元103共用一个远程终端(Remote Terminal，RT)地址，即其所属总线终端的地址，并且由于低速信号收发单元102和高速信号收发单元103是相互独立存在的，因而可以同时进行通信。

为了方便控制该高低速共存接口组件，对其进行配置、启动等，作为本发明的一个优选实施例，该组件还包括：

控制单元104，配置协议单元101。

具体地，控制单元104可以采用微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)芯片实现，将该高低速共存接口组件的功能配置程序下载到MCU芯片中，在启动高低速共存接口组件时，利用MCU芯片完成对协议单元101中寄存器的配置，实现功能选择、复位等操作。

协议单元101控制低速信号收发单元102和高速信号收发单元103通过相应的GJB289A总线接收、发送信号时，可以通过双总线模式或单总线模式接收、发送信号。为了提高传输效率、保证总线传输的稳定性，尽量采用双总线模式进行传输，即控制低速信号收发单元102和高速信号收发单元103采用不同的GJB289A总线传输低速GJB289A信号和高速GJB289A信号，例如采用冗余总线传输低速GJB289A信号，采用主要总线传输高速GJB289A信号；只有在采用双总线模式不能正常进行传输时，才采用单总线模式进行传输，例如在接收到主要总线反馈的不能正常传输的信息后，才采用冗余总线传输低速GJB289A信号和高速GJB289A信号。可以定义该高低速共存接口组件首次建立起通信时，预先设置一路总线为高速传输总线，另一路总线为低速传输总线；在此后的通信过程按照最近使用原则选择高低速传输总线，即采用最近一次传输高速GJB289A信号的总线来传输高速GJB289A信号，采用最近一次传输低速GJB289A信号的总线来传输低速GJB289A信号。

协议单元101根据总线模式信息、接收到的通道故障反馈信息，以及得到各协议对应的传输方式，控制低速信号收发单元102或高速信号收发单元103采用双总线模式或单总线模式进行传输。这里，协议单元101是基于GJB289A协议进行处理的，可以保留消息重发以及交替总线消息重发的特性。

具体地，如图2所示，协议单元101包括：

高低速信号共存检测选择模块1011，用于实现通过同一GJB289A总线传输高、低速GJB289A信号时的接收处理，当检测到高、低速GJB289A信号分别在两个GJB289A总线传输时，该电路不工作；当检测到采用单总线模式传输高、低速GJB289A信号时，即高、低速GJB289A信号通过同一GJB289A总线传输，若检测到的高速GJB289A信号或低速GJB289A信号的地址信息相同，则按照高速GJB289A信号优先原则接收，低速GJB289A信号需等待高速信号接收完成再进行。该高低速信号共存检测选择模块主要是一个比较电路，对高速信号收发单元103和低速信号收发单元102处理后得到的数据地址信息与预设的终端地址比较并输出状态，以高速GJB289A信号接收具有高优先级的原则，完成接收处理。

协议转换模块1012，读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换得到数字基带信号后输出，将接收到的数字基带信号进行GJB289A协议转换后存储到存储器。

调制模块1013，将协议转换模块1012得到的数字基带信号进行调制，实现载波传输，得到数字调制信号。

其中，调制方式可以为正交幅度调制(Quadrature amplitude modulation，QAM)等；调制模块1013具体包括里德-所罗门(Reed-Solomon，RS)编码子模块、星座图映射子模块、成形滤波器、内插滤波器和QAM调制子模块。

解调模块1014，将接收到的数字调制信号进行解调，得到数字基带信号后输出给协议转换模块1012。

其中，解调方式为QAM解调；解调模块1014具体包括QAM解调子模块、星座图反映射子模块和RS解码模块，用于执行调制模块1013的逆过程。

需要通过高速信号发送数据时，协议转换模块1012从存储器的读取要发送数据或命令，并进行GJB289A协议转换得到数字基带信号；接着，协议转换模块1012将得到的数字基带信号输出给调制模块1013进行调制，实现载波传输，得到数字调制信号并输出给高速信号收发单元103；然后，高速信号收发单元103将接收到的数字调制信号进行数模变换得到高速GJB289A信号后，通过相应的GJB289A总线，例如通过主要总线或冗余总线，发送得到的高速GJB289A信号；需要通过低速信号发送数据时，协议转换模块1012从存储器的读取要发送的数据或命令，并进行GJB289A协议转换得到数字基带信号后输出给低速信号收发单元102；然后，低速信号收发单元102将接收的数字基带信号进行数模转换得到低速GJB289A信号后，通过相应的GJB289A总线，例如冗余总线或主要总线，发送得到的低速GJB289A信号。

在接收高、低速GJB289A信号时，协议单元101控制低速信号收发单元102通过相应的GJB289A总线，例如冗余总线或主要总线，接收低速GJB289A信号，控制高速信号收发单元103通过相应的GJB289A总线，例如主要总线或冗余总线，接收高速GJB289A信号；接着，低速信号收发单元102将接收到的低速GJB289A信号进行模数转换得到数字基带信号后输出给协议转换模块1012进行GJB289A协议转换，高速信号收发单元103将接收到的高速GJB289A信号进行模数转换得到数字调制信号后输出给解调模块1014、协议转换模块1012进行解调、GJB289A协议转换；最后，协议转换模块1012将GJB289A协议转换后得到的数据存入存储器的预定空间，同时通知总线终端工作状态。

图3示出了包括多个总线终端的总线通信系统的结构示意图，其中至少一个总线终端包括上述高低速共存接口组件，其他的总线终端可以为现有的GJB289A总线终端。在该总线通信系统中，GJB289A总线包括一路主要总线和一路冗余总线。当然，冗余总线的数据可以根据实现需要确定。

具体地，如图2所示，高速信号收发单元103包括：

数模转换模块1031，将调制模块1013调制后的数字信号转换为高速GJB289A模拟信号。

第一线驱动模块1032，将数模转换模块1031得到的高速GJB289A模拟信号进行线驱动处理和耦合变压后通过GJB289A总线发送；

第二线驱动模块1033，将通过GJB289A总线接收到的高速GJB289A模拟信号进行耦合变压和线驱动处理后输出。

模数转换模块1034，将第二线驱动模块1033输出的高速GJB289A模拟信号转换为数字信号。

如图2所示，低速信号收发单元102包括：

发送模块1021，将协议转换模块1012输出数字基带信号进行数模转换得到低速GJB289A信号，并调节低速GJB289A信号的性能，通过变压器耦合处理通过相应的GJB289A总线，例如冗余总线，传输。

接收模块1022，将相应GJB289A总线上的低速GJB289A信号进行模数转换得到数字基带信号后输出给协议转换模块1012，GJB289A总线上的低速GJB289A信号可以通过耦合变压器进入接收模块1022。

对于低速信号收发单元102，可以采用现有GJB289A总线终端接口组件中实现信号收发的部分。

为了简化该高低速共存接口组件的实现，保证稳定性，作为本发明的另一个优先实施例，如图4所示，协议单元101包括：

低速协议组件1011，读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换，得到数字基带信号，控制低速信号收发单元102通过相应的GJB289A总线接收、发送信号；

高速协议组件1012，读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换、调制后得到数字调制信号，控制低高速信号收发单元103通过相应的GJB289A总线接收、发送信号。

在本发明实施例中，高速协议组件1012与高速信号收发单元103连接，低速协议组件1011与低速信号收发单元102连接；高速协议组件1012和高速信号收发单元103即可以构成高速GJB289A总线终端接口组件，可以单独应用到只收发高速GJB289A信号的总线终端，实现时可以集成到一个芯片上；控制单元104、高速信号收发单元103和低速信号收发单元102的实现如上所述，不再赘述；低速协议组件1011和低速信号收发单元102实现时可以集成到一个芯片上，可以采用现有GJB289A总线终端接口组件。

具体地，如图4所示，高速协议组件1012包括：

协议转换模块10121，读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换得到数字基带信号后输出，将接收到的数字基带信号进行GJB289A协议转换后存储到存储器；

调制模块10122，将协议转换模块10121得到的数字基带信号进行调制，实现载波传输，得到数字调制信号，其具体实现同上述调制模块1013，不再赘述；

解调模块10123，将接收到的数字调制信号进行解调，得到数字基带信号后输出给协议转换模块10121，其具体实现同上述解调模块1014，不再赘述。

图5示出了包括多个总线终端的总线通信系统的结构示意图，其中至少一个总线终端包括上述高低速共存接口组件，其他的总线终端可以为现有的GJB289A总线终端。在该总线通信系统中，GJB289A总线包括一路主要总线和一路冗余总线。当然，冗余总线的数据可以根据实现需要确定。

另外，由于GJB289A总线上存在状态使通信不能正常进行，会采用传输重发，传输重发建立在交替总线上进行时，会出现混频信号，高、低速GJB289A信号间的干扰会影响到数据接收，需要对接收部分进行处理。高低速共存接口组件中的低速信号收发单元102和高速信号收发单元103通过相同GJB289A总线接收混频信号时，低速信号收发单元102不会受到高频信号的干扰，能正常接收低速GJB289A信号；而高速信号收发单元103接收到的高速GJB289A信号存在干扰。因此，为了在采用单总线模式进行传输时，高速信号收发单元103能在混频信号中正常接收高速GJB289A信号，作为本发明的另一个优选实施例，第二线驱动模块1033中还包括高速GJB289A信号提取电路，用于在单总线模式下从混频信号中提取高速GJB289A信号。

具体地，该高速GJB289A信号提取电路包括低速GJB289A信号提取电路、高通滤波器和减法器电路，高速GJB289A信号提取电路可以采用数模混合电路，或者纯模拟电路，或者纯数字电路等实现。通过上述电路处理，可以保证高速信号收发单元103能在混频信号中正常接收到高速GJB289A信号，完成所需数据的接收，同时还能保证高低速共存接口组件能实现双冗余设计。

在本发明实施例中，通过协议单元完成GJB289A协议转换、调制，并控制低速信号收发单元和/或高速信号收发单元通过相应的GJB289A总线接收、发送信号，实现了一种高低速共存接口组件，能够利用现有的GJB289A总线通信系统实现高、低速数据传输，开发成本低、周期短、风险低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高低速共存接口组件，其特征在于，所述接口组件包括协议单元、低速信号收发单元和高速信号收发单元；

所述协议单元，用于读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换后得到数字基带信号，或读取存储器中存储的数据或命令进行GJB289A协议转换、调制后得到数字调制信号；将接收到的数字基带信号进行GJB289A协议转换后存储到存储器，或将接收到的数字调制信号进行解调和GJB289A协议转换存储到存储器，控制所述低速信号收发单元和/或高速信号收发单元通过相应的GJB289A总线接收、发送信号；

所述低速信号收发单元，用于将所述协议单元输出的数字基带信号进行数模转换得到低速GJB289A信号后通过GJB289A相应的总线发送，将通过相应GJB289A总线接收到的低速GJB289A信号进行模数转换后输出给所述协议单元；

所述高速信号收发单元，用于将所述协议单元输出的数字调制信号进行数模转换得到高速GJB289A信号后通过相应的GJB289A总线发送，将通过相应GJB289A总线接收到的高速GJB289A信号进行模数转换后输出所述协议单元。

2.如权利要求1所述的接口组件，其特征在于，所述接口组件还包括：

控制单元，用于配置所述协议单元。

3.如权利要求1所述的接口组件，其特征在于，所述命令为高速发送命令或低速发送命令。

4.如权利要求1所述的接口组件，其特征在于，所述协议单元控制低速信号收发单元和高速信号收发单元通过双总线模式或单总线模式接收、发送信号。

5.如权利要求4所述的接口组件，其特征在于，所述协议单元包括：

高低速信号共存检测选择模块，用于只有检测到采用单总线模式传输高、低速GJB289A信号时，若检测到的高速GJB289A信号或低速GJB289A信号的地址信息相同，则按照高速GJB289A信号优先原则接收；

协议转换模块，用于读取存储器中存储的数据或命令，进行GJB289A协议转换得到数字基带信号后输出，将接收到的数字基带信号进行GJB289A协议转换后存储到存储器；

调制模块，用于将所述协议转换模块得到的数字基带信号进行调制，实现载波传输，得到数字调制信号；以及

解调模块，用于将接收到的数字调制信号进行解调，得到数字基带信号后输出给所述协议转换模块。

6.如权利要求5所述的接口组件，其特征在于，所述调制模块进行调制的方式为正交幅度调制；所述解调模块进行解调的方式为正交幅度解调。

7.如权利要求6所述的接口组件，其特征在于，所述高速信号收发单元包括：

数模转换模块，用于将所述调制模块调制后的数字信号转换为高速GJB289A模拟信号；

第一线驱动模块，用于将所述数模转换模块得到的高速GJB289A模拟信号进行线驱动处理和耦合变压后通过GJB289A总线发送；

第二线驱动模块，用于将通过GJB289A总线接收到的高速GJB289A模拟信号进行耦合变压和线驱动处理后输出；以及

模数转换模块，用于将所述第二线驱动模块输出的高速GJB289A模拟信号转换为数字信号。

8.如权利要求7所述的接口组件，其特征在于，所述第二线驱动模块包括：

高速GJB289A信号提取电路，用于在单总线模式下从混频信号中提取高速GJB289A信号。

9.一种包含权利要求1至8任一项所述高低速共存接口组件的总线终端。

10.一种总线通信系统，其特征在于，所述系统至少包括一个权利要求9所述的总线终端。

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