CN102325069B

CN102325069B - 一种总线互连的装置及方法

Info

Publication number: CN102325069B
Application number: CN201110195071.8A
Authority: CN
Inventors: 张晞; 李立京; 潘江江; 王明; 杨明
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: CN102325069A

Abstract

本发明公开了一种总线互连的装置，包括：分别与IEEE 1394b总线、所述IEEE1394b物理层芯片连接的光电转换模块；IEEE 1394b物理层芯片还与IEEE 1394b链路层芯片连接；IEEE 1394b链路层芯片还与转换处理模块连接；转换处理模块还与1553电平转换模块连接，用于实现IEEE 1394b数据与1553数据之间的协议转换；1553电平转换模块还与1553控制器连接；1553控制器还与支持1553协议的外围设备连接。本发明还公开一种总线互连的方法。由于通过协议转换，将支持低速1553总线协议的外围设备与高速IEEE 1394b总线互连，能够满足通信系统中对大数据量、以及实时传输的需求，提高了数据处理能力。

Description

一种总线互连的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种网络通信技术领域，尤其涉及一种总线互连的装置及方法。

背景技术

1553总线是MIL-STD-1553(飞机内部时分制指令/响应式多路传输数据总线)总线的简称。1553总线是目前应用较为广泛的低速总线，在车辆电子领域中拥有大量的支持1553总线协议的外围设备。

由于1553总线的传输速率只有1Mbps，在数据量大，且需要实时传输的应用场景中，1553总线无法满足高速传输的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种总线互连的装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种总线互连的装置，包括：

光电转换模块、IEEE 1394b物理层芯片、IEEE 1394b链路层芯片、转换处理模块、1553电平转换模块、1553控制器；

所述光电转换模块分别与IEEE 1394b总线、所述IEEE 1394b物理层芯片连接；

所述IEEE 1394b物理层芯片还与所述IEEE 1394b链路层芯片连接；

所述IEEE 1394b链路层芯片还与所述转换处理模块连接；

所述转换处理模块还与1553电平转换模块连接，用于实现IEEE 1394b数据与1553数据之间的协议转换；

所述1553电平转换模块还与所述1553控制器连接；

所述1553控制器还与支持1553协议的外围设备连接。

一种总线互连的方法，包括：

将接收到的IEEE 1394b数据包中的有效数据提取出来；将所述有效数据封装为1553数据包；将所述1553数据包发送给支持1553协议的外围设备；

或者，

将接收到的1553数据包中的有效数据提取出来；将所述有效数据封装为IEEE 1394b数据包；将所述IEEE 1394b数据包发送给IEEE 1394b总线。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种总线互连方案，通过协议转换，将支持低速1553总线协议的外围设备与高速IEEE 1394b总线互连，能够满足通信系统中对大数据量、以及实时传输的需求，提高了数据处理能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的总线互连装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的IEEE 1394b物理层芯片与光收发接口子模块的接口电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种转换处理模块结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种方法流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种方法流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

IEEE 1394b总线的最高传输速率为3.2Gbps，特别适合数据量比较大的高速传输，并且，IEEE 1394b总线还具有实时性好、传输速率高、可靠性高、扩展容易、支持热插拔等优点，可以应用到车辆电子领域。现有的车辆电子的应用场景中，存在大量支持1553总线协议的外围设备，为了提高网络的数据处理能力，本发明实施例提供一种总线互连的装置，能够将现存的支持1553总线协议的外围设备连接到IEEE 1394b总线上进行数据处理。

本发明实施例提供的总线互连装置，其结构如图1所示，具体实现结构如下：

光电转换模块101、IEEE 1394b物理层芯片102、IEEE 1394b链路层芯片103、转换处理模块104、1553电平转换模块105、1553控制器106。

其中，光电转换模块101分别与IEEE 1394b总线、IEEE 1394b物理层芯片102连接，光电转换模块101用于对IEEE 1394b信号进行光电转换或电光转换。

IEEE 1394b物理层芯片102分别与光电转换模块101、IEEE 1394b链路层芯片103连接；IEEE 1394b链路层芯片103分别与IEEE 1394b物理层芯片102、转换处理模块104连接；IEEE 1394b物理层芯片和IEEE 1394b链路层芯片共同实现对IEEE 1394b协议的支持。其中，IEEE 1394物理层芯片和IEEE 1394b链路层芯片可以是独立的两个芯片，也可以是集成芯片。

转换处理模块104分别与IEEE 1394b链路层芯片103、1553电平转换模块105连接，转换处理模块104用于实现IEEE 1394b与1553之间的协议转换，进而实现IEEE 1394b总线与支持1553总线协议的外围设备之间的通信。

1553电平转换模块105分别与转换处理模块104、1553控制器106连接，1553电平转换模块105用于对转换处理模块104输出的1553数据进行电平转换、或者对1553控制器106输出的1553数据进行电平转换；

1553控制器106分别与1553电平转换器105、支持1553协议的外围设备连接，1553控制器用于将电平转换后的1553数据发送给支持1553协议的外围设备、或者将支持1553协议的外围设备发送的1553数据发送给1553电平转换模块105。

上述光电转换模块101具体包括电接口子模块1011和光收发接口子模块1012。电接口子模块1011用于将IEEE 1394b光信号转换为IEEE 1394b电信号；光收发接口子模块1012用于将IEEE 1394b电信号转换为IEEE 1394b光信号。其中，电接口子模块1011与IEEE 1394b物理层芯片102的连接方式为现有技术，这里不再赘述。

IEEE 1394b物理层芯片(PHY)102与光收发接口子模块(FOT)1012的接口电路如图2所示。其中，去耦电阻1、与光收发接口子模块1012内置的电容共同起到隔离的作用；电压比较器2将IEEE 1394b物理层芯片102的管脚TPB+/-的共模电压与一个0.8V的基准电压进行比较，比较的结果用于控制光收发接口子模块1012的开启状态，以便使能光收发接口子模块1012，将IEE 1394b物理层芯片102发来的数据通过光收发接口子模块1012发送到IEE 1394b总线上；总线开关3，由光收发接口子模块1012的接收标识输出作为总线开关3的使能端输入，控制总线开关3的开启与关闭，用于噪声屏蔽；当光收发接口子模块1012收到IEEE 1394b总线上传来的数据时，使能总线开关3，然后将数据通过总线开关3发往IEEE 1394b物理层；C1～C4为交流耦合电容，负责阻断直流信号。

上述IEEE 1394b物理层芯片102与光收发接口子模块1012的接口电路用到了总线开关和电压比较器，IEEE 1394b物理层芯片有输出信号时，其输出引脚的共模电压大于0.8V，通过电压比较器使能光收发接口子模块1012；当总线开关收到数据要发送给IEEE1394b物理层芯片时也通过其自身的工作状态引脚使能总线开关，并将数据发往IEEE1394b物理层芯片，从而避免了由于电压微小误差造成的误操作，提高了系统性能的可靠性。

作为举例而非限定，光电转换模块101可以由1个1394b电接口子模块和2个光收发接口子模块构成，其中，电接口子模块可选用现有的任意型号的电接口模块，光收发接口子模块可采用Finisar公司的带有自诊断功能的光纤收发器FTLF8519P2BNL，还可以采用其他公司生产的符合SFP规范的产品；IEEE 1394b物理层芯片102可以选用德州仪器公司的型号为TSB41BA3B的芯片，IEEE 1394b物理层芯片102还可以选用其他支持IEEE1394b协议的物理层芯片，例如TSB81BA3、TSB41BA3D、TSB81BA3D等；IEEE1394b链路层芯片103可以选用德州仪器公司的型号为TSB12LV32的芯片，IEEE 1394链路层芯片103还可以采用其他支持IEEE 1394b物理层芯片且符合OHCI(Open HostController Interface，开放式主机控制接口协议)规范的IEEE 1394链路层芯片；1553控制器106可以采用美国DDC公司的型号为BU-61581的芯片，还可以采用其他公司生产的产品，如UTMC公司的UT 1553B BCRT协议处理器。

本发明实施例提供的装置，通过转换处理模块实现IEEE 1394b与1553之间的协议转换，将支持低速1553总线协议的外围设备与高速IEEE 1394b总线互连，能够满足通信系统中对大数据量、以及实时传输的需求，提高了数据处理能力。

本发明实施例提供的装置中，转换处理模块104可以由FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编辑门阵列)实现，也可以由DSP(Digital SignalProcessing，数字信号处理)芯片实现，还可以由其他微处理器实现。

如果由FPGA实现转换处理模块104。在通信过程中，FPGA的主要起到的作用可以但不仅限于包括以下三点：(1)通过编程实现IEEE 1394b总线接口功能，并与IEEE1394b链路层芯片连接，来实现对IEEE 1394总线的读写控制；(2)通过编程实现1553总线接口功能，并通过与1553电平转换模块，与1553控制器连接，来实现对支持1553协议的外围设备的1553数据读写控制；(3)在FPGA内部实现IEEE 1394b总线和1553总线的协议转换。作为举例而非限定，本发明实施例中的FPGA可以采用ALTERA公司的Cyclone IIEP2C5，该器件可以实现低成本高性能的嵌入式处理解决方案。还可以采用其他能够满足上述功能的FPGA。

如果由DSP芯片实现转换处理模块104。则如图3所示，转换处理模块104具体可以包括：

由FPGA构成的1394b接口子模块1041，与IEEE 1394b链路层芯片103连接，用于与IEEE 1394b链路层芯片103进行IEEE 1394b数据交互，并实现与IEEE 1394b链路层芯片103的接口时序匹配；

DSP芯片1042，用于实现IEEE 1394b数据与1553数据之间的协议转换；

由FPGA构成的1553接口子模块1043，与1553电平转换模块105连接，用于与1553电平转换模块105进行1553数据交互。

本发明实施例还提供一种总线互连的方法，其实现方式具体包括：

或者，

本发明实施例提供的方法具体可以通过软件程序实现。相应的，软件程序可以由三部分组成：第一部分是1553接口程序，完成对支持1553协议的外围设备的读写控制，实现1553数据的收发；第二部分是IEEE 1394b总线驱动程序，完成对IEEE 1394b总线的读写控制，实现IEEE 1394b数据的收发；第三部分是1553-IEEE 1394b协议转换程序，用以实现将1553数据转换成IEEE 1394b数据，或将IEEE 1394b数据转换成1553数据。

应用本发明实施例提供的方法，将支持1553协议的外围设备发来的数据进行协议转换后发送给IEEE 1394b总线的实现方式如图4所示，具体包括如下操作：

S401、总线互连装置初始化；

S402、转换处理模块中的1553接口子模块检测到1553接收中断，则接收1553数据；

S403、转换处理模块对1553数据进行协议转换，将1553数据转换为IEEE 1394b数据；

S404、转换处理模块中的IEEE 1394b接口子模块通过写IEEE 1394b链路层芯片的ATF将IEEE 1394b数据发送到1394b总线上；

S405、转换处理模块中的IEEE 1394b接口子模块检测是否在规定的时间内正确收到响应包，如果收到响应包且响应代码无误，则本次数据发送结束；如果在规定的时间内没有收到相应包或者响应代码有误，则返回执行S404，重新发送数据。

应用本发明实施例提供的方法，将IEEE 1394b总线发来的数据进行协议转换后发送给支持1553协议的外围设备的实现方式如图5所示，具体包括如下操作：

S501、总线互连装置初始化；

S502、转换处理模块中的IEEE 1394b接口子模块检测到有IEEE 1394b总线接收中断发生时，表明IEEE 1394b链路层芯片的GRF接收到数据包，则读GRF获取IEEE 1394b数据；

S503、转换处理模块判断是否需要构造响应包，如果需要，还判断构造的响应包类型，并将构造的相应包通过写IEEE 1394b链路层芯片的ATF发送到IEEE 1394b总线上；

S504、转换处理模块将IEEE 1394b数据进行协议转换，将IEEE 1394b数据转换为1553数据；

S505、转换处理模块的1553接口子模块将1553数据发送到支持1553协议的外围设备上。

其中，IEEE 1394b链路层芯片的初始化是指，对IEEE 1394b链路层芯片的寄存器进行配置。以TSB12LV32芯片为例，具体配置包括：

对诊断寄存器进行配置：诊断寄存器地址为20h，上电初始化值为00004AD0h。对TSB12LV32内部寄存器进行配置时，需要首先打开诊断寄存器的写保护位REGRW，诊断寄存器设置为00404AD0h。

对控制寄存器进行配置：控制寄存器定义了TSB12LV32的工作方式，地址为08h，上电初始值为E0040200h。控制寄存器的RXSID定义了是否接收SID包；控制寄存器的TXEN为发送使能位；控制寄存器的RSEN为接收使能位。对TSB12LV32内部寄存器进行配置时，将控制寄存器配置为C6040200h，接收SID包，使能发送和接收。需要注意的是RSTTX、RSTRX位必须置0，否则GRF中接收不到完整数据包。

对中断寄存器和中断屏蔽寄存器进行配置：中断寄存器和中断屏蔽寄存器的地址分别为0Ch、10h，上电初始值分别为00000000h、80001000h。首位INT是1到31位的逻辑或。通过设置中断屏蔽寄存器为1使能对应中断位。当有中断发生时，中断寄存器的INT为1，若中断寄存器和中断屏蔽寄存器的INT都为1，则输出管脚INT上产生中断有效信号。FPGA检测到中断信号后，首先读中断寄存器，查看发生了哪一种中断；然后清除中断寄存器内容，中断寄存器的清除是通过往里写1实现的，即把读到的中断寄存器内容写回中断寄存器将其清零；最后转向对中断的处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但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

1.一种总线互连的装置，其特征在于，包括：

光电转换模块、IEEE1394b物理层芯片、IEEE1394b链路层芯片、转换处理模块、1553电平转换模块、1553控制器；

所述光电转换模块分别与IEEE1394b总线、所述IEEE1394b物理层芯片连接；所述光电转换模块包括电接口子模块和光收发接口子模块，其中，所述光收发接口子模块与所述IEEE1394b物理层芯片的并联链路中连有去耦电阻、总线开关及电压比较器；所述去耦电阻与光收发接口子模块内置的电容共同起到隔离的作用；电压比较器将IEEE1394b物理层芯片的管脚TPB+/-的共模电压与一个0.8V的基准电压进行比较，比较的结果用于控制光收发接口子模块的开启状态，以便使光收发接口子模块，将IEEE1394b物理层芯片发来的数据通过光收发接口子模块发送到IEEE1394b总线上；总线开关，由光收发接口子模块的接收标识输出作为总线开关的使能端输入，控制总线开关的开启与关闭，用于噪声屏蔽；当光收发接口子模块收到IEEE1394b总线上传来的数据时，使能总线开关，然后将数据通过总线开关发往IEEE1394b物理层；

所述IEEE1394b物理层芯片还与所述IEEE1394b链路层芯片连接；

所述IEEE1394b链路层芯片还与所述转换处理模块连接；

所述转换处理模块还与1553电平转换模块连接，用于实现IEEE1394b数据与1553数据之间的协议转换；

所述1553电平转换模块还与所述1553控制器连接；

所述1553控制器还与支持1553协议的外围设备连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换处理模块为现场可编辑门阵列FPGA。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转换处理模块包括：

由FPGA构成的1394b接口子模块，与所述IEEE1394b链路层芯片连接，用于与所述IEEE1394b链路层芯片进行IEEE1394b数据交互；

DSP芯片，用于实现IEEE1394b数据与1553数据之间的协议转换；

由FPGA构成的1553接口子模块，与所述1553电平转换模块连接，用于与所述1553电平转换模块进行1553数据交互。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的装置，其特征在于，所述光电转换模块包括电接口子模块和光收发接口子模块：

所述电接口子模块用于，将IEEE1394b光信号转换为IEEE1394b电信号；

所述光收发接口子模块用于，将IEEE1394b电信号转换为IEEE1394b光信号。

5.一种总线互连的方法，其特征在于，包括：

转换处理模块一端依次与IEEE1394b链路层芯片、IEEE1394b物理层芯片及光电转换模块相连；所述光电转换模块包括电接口子模块和光收发接口子模块，其中，所述光收发接口子模块与所述IEEE1394b物理层芯片的并联链路中连有去耦电阻、总线开关及电压比较器；所述去耦电阻与光收发接口子模块内置的电容共同起到隔离的作用；电压比较器将IEEE1394b物理层芯片的管脚TPB+/-的共模电压与一个0.8V的基准电压进行比较，比较的结果用于控制光收发接口子模块的开启状态，以便使光收发接口子模块，将IEEE1394b物理层芯片发来的数据通过光收发接口子模块发送到IEEE1394b总线上；总线开关，由光收发接口子模块的接收标识输出作为总线开关的使能端输入，控制总线开关的开启与关闭，用于噪声屏蔽；当光收发接口子模块收到IEEE1394b总线上传来的数据时，使能总线开关，然后将数据通过总线开关发往IEEE1394b物理层；

通过该转换处理模块将接收到的IEEE1394b数据包中的有效数据提取出来；将所述有效数据封装为1553数据包；将所述1553数据包发送给支持1553协议的外围设备；

或者，

将接收到的1553数据包中的有效数据提取出来；将所述有效数据封装为IEEE1394b数据包；将所述IEEE1394b数据包发送给IEEE1394b总线。