CN102098490B - 监控终端数据的零误码传输方法 - Google Patents

Abstract

一种监控终端数据的零误码传输方法，其中时钟发生系统提供双时钟解码电路和解码输出选择模块工作的时钟系统，其中双时钟解码的时钟分别为主时钟的0度角和180度角延时，提供给解码输出选择模块的时钟为主时钟的270度角延时，完成帧头和校验检测后将解码模块输出的控制数据暂时存放在2个数据寄存器中，并置解码状态标志位；解码输出选择模块根据异步双时钟解码模块的解码输出和解码状态标志位选择正确的解码输出数据到接口转换模块。因为采用双解码电路同时运行，因此系统不存在解码时钟翻转时候的误码问题，因此本系统可以有效时限实时解码和无误码解码。

Description

监控终端数据的零误码传输方法

技术领域

本发明涉及监控终端的技术领域，具体说是一种采用异步双时钟解码模块，同时利用本地时钟和本地延迟180度时钟对数据进行解码，从而有效减少时钟翻转时产生误码的监控终端数据的零误码传输方法。

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，设备的稳定性不好。同时，现有技术的监控终端数据传输系统中，数据的解码普遍采用单时钟或同步时钟的解码模块，在数据传输过程中时钟翻转会引发大范围的误码，从而导致数据传输失真。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用异步双时钟解码模块，同时利用本地时钟和本地延迟180度时钟对数据进行解码，从而有效减少时钟翻转时产生误码的监控终端数据的零误码传输方法。

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：

本发明的监控终端数据的零误码传输方法，其中涉及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，其特征在于包括以下步骤：

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、本地时钟发生系统提供给双时钟解码电路和解码输出选择模块工作的时钟系统，其中双时钟解码的时钟分别为主时钟的0度角和180度角延时，提供给解码输出选择模块的时钟为主时钟的270度角延时；

C、数据接收处理模块接收来自发送端的异步串行数据并使用本地双时钟进行串行数据帧头和校验检测；

D、完成帧头和校验检测后将解码模块输出的控制数据暂时存放在2个数据寄存器中，并置解码状态标志位；

E、解码输出选择模块根据异步双时钟解码模块的解码输出和解码状态标志位选择正确的解码输出数据到接口转换模块；

F、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。

本发明还可以采用如下技术措施：

异步双时钟解码模块采用两块解码电路同步运行，其中一块采用本地时钟进行解码，另外一块采用本地时钟的180度相位延时时钟进行解码，具体步骤如下：

I、接收解码电路以异步双时钟解码电路和解码输出选择模块为核心，完成串行数据的并行化；

II、解码电路分别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，则解码电路输出保存到对应的寄存器1和2，同时解码状态标志1和2位做相应置成功标志位，因为是双时钟解码电路因此解码结果为2个；

IV、如果帧头无效，则解码电路的解码输出无效，将对应的解码电路输出寄存器清空，同时将对应的解码状态标志位置失败标志位；

V、解码输出选择模块根据解码状态标志位1和2的状态，选择对应的解码结果输出到接口转换电路。

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很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，不存在CPU等系统存在的死机风险，系统稳定性高。本地时钟发生系统提供给双时钟解码电路和解码输出选择模块工作的时钟系统，其中双时钟解码的时钟分别为主时钟的0度角和180度角延时，提供给解码输出选择模块的时钟为主时钟的270度角延时，完成帧头和校验检测后将解码模块输出的控制数据暂时存放在2个数据寄存器中，并置解码状态标志位；解码输出选择模块根据异步双时钟解码模块的解码输出和解码状态标志位选择正确的解码输出数据到接口转换模块因为采用双解码电路同时运行，因此系统不存在解码时钟翻转时候的误码问题，因此本系统可以有效时限实时解码和无误码解码。

附图说明

图1是本发明的监控终端数据的零误码传输方法中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的零误码传输方法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的零误码传输方法中数据接收处理模块的结构数据框图；

图4是本发明的监控终端数据的零误码传输方法中零误码率异步串行解码的工作流程图。

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的零误码传输方法中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的零误码传输方法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的零误码传输方法中数据接收处理模块的结构数据框图；图4是本发明的监控终端数据的零误码传输方法中零误码率异步串行解码的工作流程图。

如图1所示，本发明中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。

本发明的监控终端数据的零误码传输方法，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、本地时钟发生系统提供给双时钟解码电路和解码输出选择模块工作的时钟系统，其中双时钟解码的时钟分别为主时钟的0度角和180度角延时，提供给解码输出选择模块的时钟为主时钟的270度角延时；

C、数据接收处理模块接收来自发送端的异步串行数据并使用本地双时钟进行串行数据帧头和校验检测；

D、完成帧头和校验检测后将解码模块输出的控制数据暂时存放在2个数据寄存器中，并置解码状态标志位；

E、解码输出选择模块根据异步双时钟解码模块的解码输出和解码状态标志位选择正确的解码输出数据到接口转换模块；

F、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，数据接收模块包括异步串行信号输入模块、本地时钟发生系统、时钟一解码电路、时钟二解码电路、两个帧头检测电路、解码输出控制电路和并行信号输出到接口转换模块，数据接收模块从光纤异步串行数据中将多路控制数据提取出来，具体步骤如下：

A、异步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、本地时钟发生系统根据异步串行数据频率输出时钟给到两个解码电路的时钟和解码输出控制电路的时钟；其中这个时钟是异步串行数据时钟的4倍频，控制信号是基于本地时钟的从0到3计数输出，用来控制解码系统的工作相位和解码输出电路的时钟相位；其中各模块工作时候：解码电路一采用主时钟的0度相位角工作，解码电路二采用主时钟的180度相位角工作，解码输出电路采用主时钟的270度相位角工作；

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对应的解码模块，解码模块根据帧头检测结果完成解码输出和解码成功标志输出给解码输出控制电路；

D、解码输出控制电路根据两个解码电路的解码成功标志位的状态，选择对应的解码输出到并行信号输出接口转换模块，完成解码输出。

如图4所示，接收端零误码率异步串行解码模块接收来自发送端的串行数据并实时进行解码分析，具体步骤如下：

I、接收解码电路以双本地时钟解码电路即以本地时钟0度相位角解码电路和本地时钟延时180度相位角解码电路为核心，完成串行数据的并行化解码；

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，可以将解码输出存放到对应的解码输出寄存器中，并将解码状态标志位置正确标志位；在本地时钟0度相位角解码电路中，如果找到帧头，将帧头后4位数据存放到D1内，置标志位S1为1；如果帧头无效，则将解码成功标志位置错误标志位，置标志位S1为0；

IV、如果0度角时钟解码电路解码成功，本地时钟延时270度相位角将解码数据D1输出到接口完成解码；否则判断180度角时钟解码是否成功，在本地时钟180度相位角解码电路中，如果找到帧头，将帧头后4位数据存放到D2内，置标志位S2为1，本地时钟延时270度将D2输出到接口完成解码，如果帧头无效，则将解码成功标志位置错误标志位，置标志位S2为0；不管是那个解码电路成功，解码数据输出的相位都是固定的，以保证解码输出的正确性。

因为异步通讯两端时钟频率精度误差在50ppm以内，因此解码0度角和180度角双解码电路至少有一个可以保证解码成功，因此可以保证从接收解码上的零误码率。

系统内部是双解码电路同时运行，计算晶振精度和帧长度关系可以确认至少有一个解码可以获得成功，延时输出D1或者D2，完成无丢码的异步解码功能；相比较原来的专利技术，有效解决在解码时钟翻转的时候导致的误码情况。

Claims (6)

1.一种监控终端数据的零误码传输方法，其中涉及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，其特征在于包括以下步骤：

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、本地时钟发生系统提供给双时钟解码电路和解码输出选择模块工作的时钟系统，其中双时钟解码的时钟分别为主时钟的0度角和180度角延时，提供给解码输出选择模块的时钟为主时钟的270度角延时；

C、数据接收处理模块接收来自发送端的异步串行数据并使用本地双时钟进行串行数据帧头和校验检测；

D、完成帧头和校验检测后将解码模块输出的控制数据暂时存放在2个数据寄存器中，并置解码状态标志位；

E、解码输出选择模块根据异步双时钟解码模块的解码输出和解码状态标志位选择正确的解码输出数据到接口转换模块；

F、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。

2.根据权利要求1所述的监控终端数据的零误码传输方法，其特征在于：异步双时钟解码模块采用两块解码电路同步运行，其中一块采用本地时钟进行解码，另外一块采用本地时钟的180度相位延时时钟进行解码，具体步骤如下：

I、接收解码电路以异步双时钟解码电路和解码输出选择模块为核心，完成串行数据的并行化；

II、解码电路分别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，则解码电路输出保存到对应的寄存器1和2，同时解码状态标志位1和2做相应置成功标志位，由于采用双时钟解码电路，解码结果为2个；

IV、如果帧头无效，则解码电路的解码输出无效，将对应的解码电路输出寄存器清空，同时将对应的解码状态标志位置失败标志位；

V、解码输出选择模块根据解码状态标志位1和2的状态，选择对应的解码结果输出到接口转换电路。

3.根据权利要求1所述的监控终端数据的零误码传输方法，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。

4.根据权利要求1所述的监控终端数据的零误码传输方法，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。

5.根据权利要求1所述的监控终端数据的零误码传输方法，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。

6.根据权利要求1所述的监控终端数据的零误码传输方法，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。