CN102014063A - 一种实现多路uart复用到tdm的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种实现多路UART复用到TDM的方法及装置，相应的方法包括在将多路UART的数据传送给TDM信道的过程中，首先将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中，再将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包，最后将所述数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道；在将TDM信道的数据传送给多路UART的过程中，首先将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据，再根据所述异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列，最后将出口FIFO队列中的异步数据发送。本发明实现了TDM设备与多路UART之间的高效数据传输，能够最大限度的利用带宽，并且无需高级网管既能够在多点对多点的复杂网络结构中实现。
Description
技术领域
本发明属于网络通讯技术领域，涉及一种实现多路UART复用到TDM的方法及装置。
背景技术
目前，将UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置)复用到TDM(Time-division multiplexing，时分复用)上的技术，主要采用过采样将低速的UART复用到TDM。这种技术的缺点是带宽利用率极低，是实际带宽的4到8倍，耗费带宽极大，因此在窄带业务中无法实现多路UART。另外，还可以采用将UART协议里面的8bit数据直接通过硬件电路add/drop到TDM时隙上，以E1为例，每个8bit时隙为64K波特率，而UART可以达到115.2K波特率，因此每一路UART至少要对应2个时隙，因此对于窄带单个64K时隙来说，也很难实现多路UART。
以上两种方法都只能实现点对点业务，对于复杂多变网络应用来说，只能靠高级网管来配置业务拓扑结构。
针对以上不足，本发明设计并实现了一种基于SDL(simple data link)技术传输多路UART的方法。该技术成熟可靠，带宽利用率极高，成功的解决了其他技术带宽利用率效率低下的问题，不能智能的实现的网络拓扑问题。SDL技术具体参见RFC2832。
发明内容
本发明为解决在现有的UART over TDM的技术中，带宽利用率较低、只能实现点对点业务的问题，提供一种实现多路UART复用到TDM的方法及装置，相应的方法包括：
在将多路UART的数据传送给TDM信道的过程中，首先将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中，再将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包，最后将所述数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道；
在将TDM信道的数据传送给多路UART的过程中，首先将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据，再根据所述异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列，最后将出口FIFO队列中的异步数据发送。
相应的装置包括：
异步接收发送单元，用于将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中，以及将出口FIFO队列中的异步数据发送；
中央处理单元，用于将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包发送给SDL成解帧单元，以及根据SDL成解帧单元发送的异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列；
SDL成解帧单元，用于将中央处理单元发送的数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道，以及将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据后发送给中央处理单元。
本发明通过将TDM信道中的SDL数据包转换成异步数据并发送到相应的多路UART中，并将多路UART中的异步数据打包成SDL数据包后发送到TDM信道中，实现了TDM设备与多路UART之间的高效数据传输，能够最大限度的利用带宽，并且无需高级网管既能够在多点对多点的复杂网络结构中实现。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的实现多路UART复用到TDM的装置的结构示意图；
图2是本发明的实施例提供的将多路UART的数据传送给TDM信道的过程的流程示意图；
图3是本发明的实施例提供的将TDM信道的数据传送给多路UART的过程的流程示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式提供了一种实现多路UART复用到TDM的方法，该方法包括在将多路UART的数据传送给TDM信道的过程中，首先将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中，再将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据，最后将所述数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道；在将TDM信道的数据传送给多路UART的过程中，首先将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据，再根据所述异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列，最后将出口FIFO队列中的异步数据发送。
本发明实现的基本原理为通过软硬结合设计的方法，利用SDL(Simple Data Link，简单数据链路)技术将UART的异步数据封装到TDM时隙里面，硬件实现UART数据的收取以及SDL的成帧解帧，软件实现SDL数据的转发、UART数据的封包解包以及网络路由的智能实现。下面结合说明书附图对该方法作具体说明，该方法具体包括将多路UART的数据传送给TDM信道的过程和将TDM信道的数据传送给多路UART的过程两个部分。在实现该方法的过程中，可以将相应的功能以程序的形式编写到SOPC(System-on-a-Programmable-Chip，可编程片上系统)中，并以单元的形式实现各种功能，具体的单元如图1所示，包括异步接收发送单元11、中央处理单元12和SDL成解帧单元13，并且异步接收发送单元11、中央处理单元12和SDL成解帧单元13之间通过Avalon总线14连接，与多路UART的连接端口可以是RS232，也可以是RS485。通过SOPC实现的将多路UART的数据传送给TDM信道的过程如图2所示，具体可以包括：
步骤21，将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中。
具体地，异步接收发送单元11从端口RS232或RS485中接收到异步数据后，将异步数据以入口FIFO队列的形式发送到Avalon总线14上，Avalon总线14与系统的缓存连接，相应的数据以入口FIFO队列的形式存储到缓存中。
步骤22.，将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包。
具体地，中央处理单元12在发现入口FIFO队列中存有异步数据时，可以通过封包子单元将入口FIFO队列中的异步数据通过轮询的方式读取出，并根据所述异步数据对应的类型以字节为单位封装成数据包并发送给SDL成解帧单元13。
步骤23，将数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道。
具体地，SDL成解帧单元13接收到中央处理单元12发送的数据包后，由SDL成解帧单元13将相应的数据包封装成符合SDL标准的SDL数据包发送到TDM信道上，以实现将多路UART的数据传送给TDM信道。
通过SOPC实现的将TDM信道的数据传送给多路UART的过程如图3所示，具体可以包括：
步骤31，将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据。
具体地，SDL成解帧单元13在从TDM信道上接收到SDL数据包后，将SDL数据包解成异步数据，然后由动态存取子单元发送给中央处理单元12。
进一步地，在接收到SDL数据包后，可以通过发送转存子单元判断SDL数据包的目的节点地址是否为本地，若判断结果为是，则将所述SDL数据包解成异步数据并退出中断，否则将所述SDL数据包的生存时间加1后发送到其它方向的TDM信道并退出中断。这样，SDL成解帧单元13对于不是发送给本地的数据转发到其它方向的TDM信道上，而对于发给本地需要实现多路UART时，才进行相应的处理，节省了中央处理单元12的资源。
步骤32，根据异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列。
具体地，中央处理单元在接收到中断后，接收SDL成解帧单元13发送的异步数据，并根据异步数据的类型通过Avalon总线14以出口FIFO队列的形式发送给异步接收发送单元11。
步骤33，将出口FIFO队列中的异步数据发送。
异步接收发送单元11从出口FIFO队列中读取出异步数据，并通过端口RS232或RS485发送。
进一步地，对于将多路UART的数据传送给TDM信道的过程和将TDM信道的数据传送给多路UART的过程中，都可以包括一个获取网络拓扑结构的步骤，具体包括：
在TDM信道空闲的时候，通过拓扑结构确定单元17周期性的在网络中广播包括本地节点地址、目的节点地址和生存时间的管理帧或业务帧，并记录根据所述管理帧或业务帧确定的网络拓扑结构。在获得了网络拓扑结构后中央处理单元中的帧处理子单元可以判断SDL成解帧单元13接收的SDL数据包是否为管理帧或业务帧，若判断结果为是，则将所述管理帧或业务帧中的生存时间加1，并将本地节点地址打包到管理帧或业务帧后发送给SDL成解帧单元13后退出中断，以实现在复杂的网络拓扑结构的情况下，能够准确获得网络拓扑结构，并即时更新，是性能较差的网管系统也能实现多路UART与TDM之间的高效传输。
本发明的实施例可以在一个64k带宽TDM时隙中，能够保证实时传输25路波特率为2400HZ的UART，用户可以通过简单带宽的计算来规划每个UART的波特率；本发明还可以针对不同的用户需求进行的队列优先级管理，比如有的UART端口对延时敏感，用户还可以通过设置FIFO队列优先级来减少该路异步数据的传输延时。由于本发明每个网点采用软件转发因此都具有高级智能管理从而实现路由的自动发现，环状网的自动破环，环网的自愈等功能；并且还可以将25路UART规划为不同的域，从而实现点对点，点对多点，多点对多点等不同类型的业务。
本发明的实施例还提供了一种实现多路UART复用到TDM的装置，如图1所示，具体可以包括异步接收发送单元11、中央处理单元12和SDL成解帧单元13，异步接收发送单元11用于将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中，以及将出口FIFO队列中的异步数据发送；中央处理单元12用于将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包发送给SDL成解帧单元13，以及根据SDL成解帧单元13发送的异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列；SDL成解帧单元13用于将中央处理单元12发送的数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道，以及将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据后发送给中央处理单元12。
进一步地，在中央处理单元12中包括封包子单元，用于将入口FIFO队列中的异步数据通过轮询的方式读取出，并根据所述异步数据对应的类型进行SDL封包；在SDL成解帧单元中包括：发送转存子单元，用于判断所述SDL数据包的目的节点地址是否为本地，若判断结果为是，则将所述SDL数据包解成异步数据并退出中断，否则将所述SDL数据包的生存时间加1后发送到其它方向的TDM信道并退出中断。
另外，该装置还可以包括拓扑结构确定单元，用于周期性的在网络中广播包括本地节点地址、目的节点地址和生存时间的管理帧或业务帧，并记录根据所述管理帧或业务帧确定的网络拓扑结构；在中央处理单元12中还可以包括帧处理子单元，用于判断SDL成解帧单元13接收的SDL数据包是否为管理帧或业务帧，若判断结果为是，则将所述管理帧或业务帧中的生存时间加1，并将本地节点地址打包到管理帧或业务帧后发送给SDL成解帧单元13后退出中断。
上述装置中包含的各单元的处理功能的具体实施方式在之前的方法实施方式中已经描述，在此不再重复描述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种实现多路UART复用到TDM的方法，其特征在于，包括：
在将多路UART的数据传送给TDM信道的过程中，首先将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中，再将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包，最后将所述数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道；
在将TDM信道的数据传送给多路UART的过程中，首先将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据，再根据所述异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列，最后将出口FIFO队列中的异步数据发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包包括：
将入口FIFO队列中的异步数据通过轮询的方式读取出，并根据所述异步数据对应的类型封装成数据包。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据之前包括：
判断所述SDL数据包的目的节点地址是否为本地，若判断结果为是，则将所述SDL数据包解成异步数据并退出中断，否则将所述SDL数据包的生存时间加1后发送到其它方向的TDM信道并退出中断。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
周期性的在网络中广播包括本地节点地址、目的节点地址和生存时间的管理帧或业务帧，并记录根据所述管理帧或业务帧确定的网络拓扑结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列还包括：
判断接收的SDL数据包是否为管理帧或业务帧，若判断结果为是，则将所述管理帧或业务帧中的生存时间加1，以及将本地节点地址打包到管理帧或业务帧后发送，并退出中断。
6.一种实现多路UART复用到TDM的装置，其特征在于，包括：
异步接收发送单元，用于将接收的异步数据发送到入口FIFO队列中，以及将出口FIFO队列中的异步数据发送；
中央处理单元，用于将入口FIFO队列中的异步数据提取出，并封装成数据包发送给SDL成解帧单元，以及根据SDL成解帧单元发送的异步数据的类型将异步数据发送到对应的出口FIFO队列；
SDL成解帧单元，用于将中央处理单元发送的数据包封装成SDL数据包发送给TDM信道，以及将从TDM信道接收的SDL数据包解成异步数据后发送给中央处理单元。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在中央处理单元中包括：
封包子单元，用于将入口FIFO队列中的异步数据通过轮询的方式读取出，并根据所述异步数据对应的类型进行SDL封包。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在SDL成解帧单元中包括：
发送转存子单元，用于判断所述SDL数据包的目的节点地址是否为本地，若判断结果为是，则将所述SDL数据包解成异步数据并退出中断，否则将所述SDL数据包的生存时间加1后发送到其它方向的TDM信道并退出中断。
9.根据权利要求6至8任意一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
拓扑结构确定单元，用于周期性的在网络中广播包括本地节点地址、目的节点地址和生存时间的管理帧或业务帧，并记录根据所述管理帧或业务帧确定的网络拓扑结构。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在中央处理单元中还包括：
管理帧处理子单元，用于判断SDL成解帧单元接收的SDL数据包是否为管理帧或业务帧，若判断结果为是，则将所述管理帧或业务帧中的生存时间加1，并将本地节点地址打包到管理帧或业务帧后发送给SDL成解帧单元后退出中断。
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