CN104639898A - 一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，多功能业务传输装置包括多功能业务装置、传输节点装置以及FMC接插件；所述多功能业务装置包括：AD视频处理模块、DA视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、控制量处理模块、第一FPGA处理模块和第一FMC接口；所述传输节点装置包括：第二FPGA处理模块、光电转换模块、第二FMC接口；所述第二FPGA处理模块分别与第二FMC接口和光电转化模块相连；所述多功能业务装置、所述传输节点装置分别通过所述第一FMC接口以及所述第二FMC接口与所述FMC接插件相连；所述传输节点装置中的光电转化模块通过光纤与串行Rapidio交换网络相连。

Description

一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种基于Rapidio网络的数据传输领域。

背景技术

目前，车辆、船舰、导弹、飞机等机动平台对系统测控的需求不断提高，系统的测量点和参数越来越多，尤其是视觉图像数据、串口、音频、控制量等业务都逐渐成为重要的测量参数使用，这对测控系统的可靠性、实时性及数据传输的准确性提出更高的要求。

Rapidio网络是一种基于高性能包交换的互连技术，适用于网络和通信设备、企业储存库和其它高性能的嵌入式市场，它通过提供带宽、软件独立性、容错性和短等待时间，满足用户对数据高速、实时传输的需求。

光纤传输具有高带宽、体积小、重量轻、数据传输安全、抗电磁干扰、使系统实现最好的电气隔离、避免系统共地信号串扰等。

传统的Rapidio互连结构只适用于板与板之间的短距离交换，有很大的局限性。本发明将Rapidio节点通过高性能、抗干扰的光纤分散出去，连接到每一个独立设备，可以实现区域式的互连。每一个传输节点相互独立，具有很强的替代性和拓展性。可以实现多种大容量数据的实时传输，对提升现代机动平台测控系统的信息汇聚、传输以及实时处理、响应能力具有很大的意义。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，用以解决现有Rapidio互连系统的仅能实现板级传输的距离局限性问题，以及满足现代测控系统对数据高速、实时传输的要求。本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，多功能业务传输装置包括多功能业务装置、传输节点装置以及FMC接插件；

所述多功能业务装置包括：AD视频处理模块、DA视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、控制量处理模块、第一FPGA处理模块和第一FMC接口；

其中：

所述第一FPGA处理模块分别与AD视频处理模块、DA视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、和控制量处理模块相连，并与第一FMC接口相连；

所述传输节点装置包括：第二FPGA处理模块、光电转换模块、第二FMC接口，所述传输节点装置用于将从多功能业务装置接收的并行信号转变为SRIO(Serial Rapid I/O)信号，从光纤输出，同时将从光纤接收到的SRIO信号转变为并行信号输出给多功能业务装置；

所述第二FPGA处理模块分别与第二FMC接口和光电转化模块相连；

所述多功能业务装置、所述传输节点装置分别通过所述第一FMC接口以及所述第二FMC接口与所述FMC接插件相连；

所述传输节点装置中的光电转化模块通过光纤与串行Rapidio交换网络相连。

优选的，摄像头的输出端与所述AD视频处理模块相连，串口转换器的输出端和串口转换装置输入端与所述串口处理模块相连，麦克风输出端和音频输入端与所述音频处理模块相连，控制量输出端和控制量输入端与所述控制量处理模块相连，显示屏的输入端与所述DA视频处理模块相连。

优选的，所述第一FPGA模块用于实现对各处理模块进行数据的接收和发送；包括：

对AD视频处理模块进行数据接收；

对DA视频处理模块端口数据进行发送；

对串口处理模块端口数据的接收和发送；

对音频处理模块端口数据的接收和发送；

对控制量处理模块端口数据的接收和发送；

对发送和接收的数据进行数据拼接，分时传输处理和中断处理，与第一FMC接口间实现数据接收和发送。

优选的，所述第二FPGA模块包括SRIO接口模块和FMC接口模块；所述SRIO接口模块接收从光纤输入的SRIO数据包，并转换成为并行数据，并存入FIFO；并把从第二FMC接收到的存入FIFO的并行数据根据SRIO协议打包；

所述FMC接口模块将多功能业务装置发送给传输节点装置FPGA的命令写入相应的寄存器，控制SRIO接口模块相关参数；所述FMC接口模块把从第二FMC接口接收的数据缓存入FIFO，再传送至SRIO接口模块；所述FMC接口模块把SRIO接口收到、并且存入FIFO的数据按照一定的时序关系，通过所述第二FMC接口发送给所述多功能业务装置。

优选的，所述控制量处理模块包括光电隔离器，以光为媒介传输电信号，通过“电-光-电”的转换实现输入输出的电气隔离。

优选的，所述光电转换模块包括双纤双向光模块。

优选的，所述SRIO接口模块包括存储SRIO参数的寄存器。

优选的，所述寄存器存储的SRIO参数包括设备号，和/或数据放置的地址。

优选的，所述SRIO接口模块相关参数包括SRIO接口模块的发送目的设备、数据在目的设备上的存放地址。

优选的，所述视频为PAL(Phase Alteration Line)视频。

本发明有益效果如下：

基于Rapidio网络的视频、串口、音频、控制量数据的多业务传输装置结合了Rapidio交换网高速互联的以及光纤良好延展性的优势，各装置之间相互独立，是一种紧耦合互连，可应用于空间分布式系统，有助于提高系统的协同处理性能实现易于新设备的拓展和更换。

该装置可用于多路高清视频，音频，串口，控制量等数据的高速实时传输，对提高信息汇聚、传输以及实时处理、响应能力具有很大的意义。

该装置具有良好的可扩展能力，以增加信息的集成化、信息处理的灵活性以及可重构性，保障高速有效的传输的同时又易于新设备的加载。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置；

图2为本发明的多功能业务装置；

图3为本发明的传输节点装置。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明提供了一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，如图1所示，装置1、装置2、……以及装置n中的每一个均为本发明的多功能业务传输装置。

本发明的多功能业务传输装置包括包括多功能业务装置、传输节点装置以及FMC接插件。

图2为本发明的多功能业务装置。多功能业务装置包括：AD视频处理模块、DA视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、控制量处理模块、第一FPGA处理模块和第一FMC接口。

所述第一FPGA处理模块分别与AD视频处理模块、DA视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、控制量处理模块相连，并与第一FMC接口相连；

所述第一FPGA模块用于实现对各处理模块进行数据的接收和发送；包括：

对AD视频处理模块和DA视频处理模块端口数据的接收和发送；

对串口处理模块端口数据的接收和发送；

对音频处理模块端口数据的接收和发送；

对控制量处理模块端口数据的接收和发送；

对发送和接收的数据进行数据拼接，分时传输处理和中断处理，与FMC接口间实现接收和发送。

摄像头的输出端和AD视频处理模块相连，串口转换器的输出端与串口处理模块相连，麦克风输出端和音频处理模块相连，控制量输出端与控制量处理模块相连；

其中视频信号通过AD视频处理模块转化为10位的并行数据，音频信号通过音频处理模块转化为数字音频信号，串口通过串口处理模块转换为标准电平的数字串口信号，控制量通过控制量处理模块变为4位并行数据。第一FPGA模块将从各数据处理模块接收到的数据存入不同的FIFO，并按照一定的时序关系(写时钟)，采用中断的方式，分时传输各种业务量，转化成32位并行数据并从第一FMC接口输出。同时用16位地址用来表示数据所需送达的业务处理模块，用4位设备号DEVICE ID用来表示数据所需送达的多功能业务装置设备号，也从第一FMC接口输出。

同时，第一FPGA按照一定的时序(读时钟)从FMC接口中读取有效数据和命令，并将数据写入不同的业务数据FIFO，分别传输给不同的业务数据处理模块。其中视频信号通过DA视频处理模块变成模拟视频信号输出给显示屏，串口信号通过串口处理模块转换成模拟信号输出给串口接收装置，音频信号通过音频处理模块转化为模拟信号输出给音频接收端，控制量信号通过控制量处理模块输出。16位地址用于判断所需送达的业务处理模块，4位设备号DEVICE ID用来判断接收数据的装置设备号。

所述第二FPGA模块用于实现对光口和FMC接口的数据和接收。主要包括：

1)SRIO接口模块

接收光模块输入的SRIO数据包，并转换为并行数据，并存入FIFO。

把FMC接口收到、并存入FIFO的并行数据根据SRIO协议打包、通过光模块发出打包好的SRIO数据包。

提供SRIO参数设置的寄存器，比如目的设备号DEVICE ID寄存器，数据放置的地址；

2)FMC接口模块

把多功能业务装置发送给传输节点装置FPGA的命令写入相应的寄存器，控制SRIO接口的发送目的设备、数据在目的设备上的存放地址等参数。

把从FMC接插件接收的数据缓存入FIFO，供SRIO接口发送数据用。

把SRIO接口收到、并存入FIFO的数据按照一定的时序关系，发送给多功能业务装置。

所述的AD视频处理模块通过芯片AD9200对输入模拟视频进行模数转换，所述DA视频处理模块通过芯片AD9760对信号输出端所需要的视频信号进行数模转换。

所述的串口处理模块通过芯片MAX3232，对RS-232标准串口信号实现电平转换，并转化为数字信号。

所述音频处理模块使用WM8731芯片，有高质量的音频编码解码功能。对输入的模拟音频信号进行模数转换，并将输入的数字音频信号进行数模转换。

所述光电转化模块使用USOT22D14M双纤双向光模块，此光模块采用850nm的波长、传输距离﹥﹦0.2km、传输线速度2.5G。用于实现把需要发送的电信号转换为光信号输出，把输入的光信号转化为电信号输入。

综上所述，本发明实施例提供了一种基于Rapidio网络的视频、串口、音频、控制量数据的多业务传输装置结合了Rapidio交换网高速互联的以及光纤良好延展性的优势，各装置之间相互独立，是一种紧耦合互连，可应用于空间分布式系统，有助于提高系统的协同处理性能实现易于新设备的拓展和更换。

该装置可用于多路高清视频，音频，串口，控制量等数据的高速实时传输，对提高信息汇聚、传输以及实时处理、响应能力具有很大的意义。

该装置具有良好的可扩展能力，以增加信息的集成化、信息处理的灵活性以及可重构性，保障高速有效的传输的同时又易于新设备的加载。

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。

Claims (10)

1.一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，所述多功能业务传输装置包括多功能业务装置、传输节点装置以及FMC接插件；

所述多功能业务装置包括：AD视频处理模块、DA视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、控制量处理模块、第一FPGA处理模块和第一FMC接口；

其中：

所述第一FPGA处理模块分别与AD视频处理模块、DA视频处理模块、音频处理模块、串口处理模块、和控制量处理模块相连，并与第一FMC接口相连；

所述传输节点装置包括：第二FPGA处理模块、光电转换模块、第二FMC接口，所述传输节点装置用于将从多功能业务装置接收的并行信号转变为SRIO(Serial Rapid I/O)信号，从光纤输出，同时将从光纤接收到的SRIO信号转变为并行信号输出给多功能业务装置；

所述第二FPGA处理模块分别与第二FMC接口和光电转化模块相连；

所述多功能业务装置、所述传输节点装置分别通过所述第一FMC接口以及所述第二FMC接口与所述FMC接插件相连；

所述传输节点装置中的光电转化模块通过光纤与串行Rapidio交换网络相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，摄像头的输出端与所述AD视频处理模块相连，串口转换器的输出端和串口转换装置输入端与所述串口处理模块相连，麦克风输出端和音频输入端与所述音频处理模块相连，控制量输出端和控制量输入端与所述控制量处理模块相连，显示屏的输入端与所述DA视频处理模块相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，所述第一FPGA模块用于实现对各处理模块进行数据的接收和发送；包括：

对AD视频处理模块进行数据接收；

对DA视频处理模块端口数据进行发送；

对串口处理模块端口数据的接收和发送；

对音频处理模块端口数据的接收和发送；

对控制量处理模块端口数据的接收和发送；

对发送和接收的数据进行数据拼接，分时传输处理和中断处理，与第一FMC接口间实现数据接收和发送。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，

所述第二FPGA模块包括SRIO接口模块和FMC接口模块；所述SRIO接口模块接收从光纤输入的SRIO数据包，并转换成为并行数据，并存入FIFO；并把从第二FMC接收到的存入FIFO的并行数据根据SRIO协议打包；

所述FMC接口模块将多功能业务装置发送给第二FPGA处理模块的命令写入相应的寄存器，控制SRIO接口模块相关参数；所述FMC接口模块把从第二FMC接口接收的数据缓存入FIFO，再传送至SRIO接口模块；所述FMC接口模块把SRIO接口收到、并且存入FIFO的数据按照一定的时序关系，通过所述第二FMC接口发送给所述多功能业务装置。

5.根据权利要求1所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，所述控制量处理模块包括光电隔离器，以光为媒介传输电信号，通过“电-光-电”的转换实现输入输出的电气隔离。

6.根据权利要求1所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，所述光电转换模块包括双纤双向光模块。

7.根据权利要求4所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，所述SRIO接口模块包括存储SRIO参数的寄存器。

8.根据权利要求7所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，所述寄存器存储的SRIO参数包括设备号，和/或数据放置的地址。

9.根据权利要求4所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，所述SRIO接口模块相关参数包括SRIO接口模块的发送目的设备、数据在目的设备上的存放地址。

10.根据权利要求4所述的一种基于Rapidio交换网络的多功能业务传输装置，其特征在于，所述视频为PAL(Phase Alteration Line)视频。