CN106502953B - 提高1553总线传输带宽的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高1553总线传输带宽的方法，属于计算机通信1553总线技术领域。本发明方法利用现有冗余通道，简单高效地提高了1553总线的传输带宽，兼容原1Mbit/s的1553总线传输，既可以进行命令控制模式传输，又可以进行大数据模式传输，动态切换模式，调整传输带宽，成本低，优势明显。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信1553总线技术领域，具体涉及一种提高1553总线传输带宽的方法。
背景技术
1553总线是MIL-STD-1553B的简称。1973年美国军方制定了1553总线标准。目前已经广泛地应用于机载、弹载、卫星和航天器等航空和航天领域。由于1553总线1Mbps传输带宽的制约，1553总线已不能满足航空航天电子系统对大量数据传输的需求。
一些公司在研究高速的1553总线，如美国的DDC公司的10Mbit/s的1553产品。10Mbit/s的1553总线虽然保留使用现有线缆，但无法与1Mbit/s的1553总线直接互通。如果总线工作在10M带宽，就必须更换总线上所有节点设备，否则无法实现所有节点设备的互联互通。
此外，航空电子分委员会(ANSI FC-AE)推出了FC-AE-1553总线标准。FC-AE-1553以光纤作为物理介质，在光纤通道上映射1553协议，利用光纤通道的特性，提高总线通信能力。但由于底层介质不同，采用FC-AE-1553需要完全更换总线线缆和设备，无法保护已有投入，更换升级的费用昂贵。
因此迫切地需要一种方法简单、高效、低成本、与1Mbit/s的1553总线兼容的提高总线传输带宽的方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提高1553总线的传输带宽。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提高1553总线传输带宽的方法，所述方法中按照以下步骤将本地数据发送到1553总线上：
A1，外部CPU向共享缓存中写入本地数据；如果通过命令控制模式发送数据，则远程终端RT子地址采用非大数据子地址；如果通过非命令控制模式，即大数据模式发送数据，则RT子地址采用大数据子地址；其中，对于可靠性达到预设指标的命令控制信息的传输，采用1Mbit/s的1553总线通信方式进行冗余保护传输，定义为命令控制模式；对于可靠性未达到预设指标的大数据的传输，利用1553总线的冗余通道，与主通道组成一条虚拟链路，在虚拟链路上采用1Mbit/s的1553总线通信方式，进行大数据量传输，定义为大数据模式；所述大数据为大于预设数据量的数据；
A2，控制共享缓存的读写操作以及地址和指针管理，以实现本地数据的读取；
A3，对于读取的本地数据实现1553总线协议，根据当前1553操作的命令控制或状态信息，组成由命令字、状态字和数据字构成的1553信息数据；
A4，对所述1553信息数据中的命令字或状态字中的RT子地址进行识别，动态地建立虚拟链路：如果识别出命令字或状态字中的RT子地址字段为非大数据子地址，即命令控制模式，则将1553信息数据直接在主通道上进行发送，冗余通道用于主通道的冗余保护；如果识别出命令字或状态字中的RT子地址字段为大数据子地址，即大数据模式，则将主通道和冗余通道组合成一条虚拟通道，将1553信息数据在虚拟通道上传输，利用两个通道的带宽，同时发送1553信息数据；
A5，对1553信息数据以字为单位进行处理，添加同步头，进行校验计算，并以曼彻斯特编码形式的串行数据发送；
所述方法中按照以下步骤从1553总线上接收远端数据：
B1，对1553总线上的数据进行解码，解码后的信息数据以字为单位；
B2，对解码后的信息数据中的命令字或状态字中的RT子地址进行识别，动态地建立虚拟链路：如果命令字或状态字中的RT子地址字段为非大数据子地址，即命令控制模式，则从主通道或冗余通道上接收1553信息数据；如果命令字或状态字中的RT子地址字段为大数据子地址，即大数据模式，则将主通道和冗余通道组合成一条虚拟通道，从虚拟链路上还原1553信息数据；
B3，将接收到的1553信息数据，按1553协议进行解析得到远端数据；
B4，控制共享缓存的读写操作以及地址和指针管理，以实现远端数据的写入；
B5，外部CPU从共享缓存中读取远端数据。
优选地，步骤B1中，所述解码的操作包括同步头检出、命令字检出、状态字检出、数据字检出、解码错误检出、奇偶检测、字计数统计以及串并转换中的一种或几种操作。
优选地，所述共享缓存是4K*16Bit的异步双口SRAM。
(三)有益效果
本发明方法利用现有冗余通道，简单高效地提高了1553总线的传输带宽，兼容原1Mbit/s的1553总线传输，既可以进行命令控制模式传输，又可以进行大数据模式传输，动态切换模式，调整传输带宽，成本低，优势明显。
附图说明
图1为本发明实施例涉及的功能模块结构框图；
图2为本发明实施例的中1553信息数据格式；
图3为本发明实施例中命令控制模式链路上信息格式；
图4为本发明实施例中大数据模式虚拟链路上信息格式。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明实施例提供的一种提高1553总线传输带宽的方法，可以根据应用的需求，动态地切换传输模式，实现动态带宽调整。其保留现有的总线线缆，对于可靠性要求达到预设指标的命令控制信息的传输，采用原1Mbit/s的1553总线通信方式，进行冗余保护传输，定义为命令控制模式；对于可靠性要求未达到预设指标的大量数据的传输，利用1553总线的冗余通道，与主通道组成一条虚拟链路，在虚拟链路上采用原1Mbit/s的1553总线通信方式，进行大数据量传输，定义为大数据模式；所述大数据为大于预设数据量的数据。其中，大数据模式传输采用专用的RT子地址(可自定义)，定义为大数据子地址；命令控制模式传输采用剩余的RT子地址，定义为非大数据子地址。
本发明实施例的提高1553总线传输带宽的方法，其中涉及到的功能模块包括：CPU接口逻辑模块、共享缓存、存储管理模块、1553协议控制器、虚拟链路控制器、主通道和冗余通道编解码器。所述的CPU接口逻辑负责与外部CPU进行通信，完成内外部数据交换；所述的共享缓存负责存储本地和远端数据；所述的存储管理模块负责控制读写共享缓存器操作以及地址和指针管理；所述的1553协议控制器负责1553总线协议处理；所述的虚拟链路控制器负责将多个物理通道组合成为虚拟链路，承载1553信息数据；所述的编解码器负责信号滤波、同步检测、时钟对准、曼彻斯特编解码、串并/并串转换和奇偶校验等功能。
如图1所示，2个独立的编解码器负责信号滤波、同步检测、时钟对准、曼彻斯特编解码、串并/并串转换和奇偶校验；虚拟链路控制器负责将2个物理通道组合成为1条虚拟链路，传输1553信息数据。
CPU接口逻辑模块：实现与外部CPU芯片接口通信，通过地址线、数据线、控制线，向寄存器写入控制信息和读取状态信息，向共享缓存中写入内部数据或从共享缓存中读取外部数据，完成信息交换和数据存储。尤其，CPU需要通过配置RT子地址来控制信息传输的模式，命令控制模式采用非大数据子地址进行数据交换，大数据模式采用大数据子地址进行数据交换。
共享缓存：共享缓存是4K*16Bit的异步双口SRAM，一个端口用于外部CPU的访问，另一个端口用于内部存储管理模块的访问，每一个端口都支持读写。
1553协议控制器：实现1553总线协议，将内部数据按1553协议组成1553信息数据进行发送，或将接收的1553信息数据按1553协议进行解析得到外部数据，BC-RT的1553信息数据格式和RT-BC的1553信息数据格式，如图2所示。
编解码器模块：发送方向，编解码器模块对1553信息数据以字为单位进行处理，添加同步头，进行校验计算，并以曼彻斯特编码形式的串行数据发送；接收方向，编解码器模块实现同步头检出、数据检出、解码错误检出、奇偶检测、字计数统计等功能，进行串并转换将处理后的16比特字交给后级模块进行处理。
虚拟链路控制器：对命令字或状态字中RT子地址进行识别，动态地建立虚拟链路：
如果命令字或状态字中的RT子地址字段为非大数据子地址，为命令控制模式，采用1Mbit/s的1553总线传输，虚拟链路控制器根据CPU的控制，在指定的链路上进行1553信息数据的承载，其余链路用于冗余保护处理；如图3所示为命令控制模式BC-RT和RT-BC信息数据在主通道进行传输；
如果命令字或状态字中的RT子地址为大数据子地址，即大数据传输模式，则虚拟链路控制器将2个彼此独立的物理通道组合成一条虚拟链路，在虚拟链路上承载1553信息数据，链路上信息数据在2条物理通道上同时传输，利用了2条物理通道的传输带宽。
BC-RT信息数据在虚拟链路上传输的格式如图4所示，BC将BC-RT信息数据中的命令字(接收命令字)同时在两个物理通道上发送，将信息数据中的数据字按奇偶比特间插的方式同时在两个物理通道上传输，即两个通道均发送了完整且相同的命令字，主通道发送了每个数据字的偶数比特，冗余通道上发送每个数据字的奇数比特。RT的2个通道接收到接收命令字，进行字对齐，接着按奇偶比特间插的方式，从2个通道还原数据字。
RT-BC信息数据在虚拟链路上传输的格式如图4所示，BC在主通道上发送命令字(发送命令字)。RT接收到BC发送的命令字后返回响应，将状态字同时在两个物理通道上发送，将信息数据中的数据字按奇偶比特间插的方式同时在两个物理通道上传输，即两个通道均发送了完整且相同的状态字，主通道发送了每个数据字的偶数比特，冗余通道上发送了每个数据字的奇数比特。BC的两个通道接收到状态字后，进行字对齐，接着按奇偶比特间插的方式，从2个通道还原数据字。
基于以上功能模块实现的本发明实施例的方法通过以下步骤将本地数据发送到1553总线上：
A1，外部CPU通过CPU接口逻辑模块，向共享缓存中写入本地数据。如果通过命令控制模式发送数据，则远程终端RT子地址采用非大数据子地址；如果通过大数据模式发送数据，则RT子地址采用大数据专用子地址。
A2，存储管理模块控制共享缓存的读写操作以及地址和指针管理，以实现本地数据的读取，交给1553协议控制器。
A3，1553协议控制器实现1553总线协议，根据当前1553操作的命令控制或状态信息，组成由命令字、状态字、数据字构成的1553信息数据，发送给虚链路控制器。
A4，虚拟链路控制器对1553信息数据中的命令字或状态字中RT子地址进行识别，动态地建立虚拟链路:
如果命令字或状态字中的RT子地址字段为非大数据子地址，即命令控制模式，虚拟链路控制器将1553信息数据直接在主通道上进行发送，冗余通道用于主通道的冗余保护；
如果命令字或状态字中的RT子地址字段为大数据子地址，即大数据模式，虚拟链路控制器将主通道和冗余通道组合成一条虚拟通道，将1553信息数据在虚拟通道上传输，利用了两个通道的带宽，同时发送1553信息数据。
A5，编解码器，对1553信息数据以字为单位进行处理，添加同步头，进行校验计算，并以曼彻斯特编码形式的串行数据发送；
本发明实施例的方法中通过以下步骤从1553总线上接收远端数据：
B1，编解码器对1553总线上的数据进行同步头检出、命令字检出、状态字检出、数据字检出、解码错误检出、奇偶检测、字计数统计等功能，进行串并转换等操作，将处理后信息数据以字为单位交给虚拟链路控制器进行处理。
B2，虚拟链路控制器对编解码器输出的信息数据中的命令字或状态字中RT子地址进行识别，动态地建立虚拟链路:
如果命令字或状态字中的RT子地址字段为非大数据子地址，即命令控制模式，虚拟链路控制器从主通道或冗余通道上接收1553信息数据，交给1553协议控制器进行处理；
如果命令字或状态字中的RT子地址字段为大数据子地址，即大数据模式，虚拟链路控制器将主通道和冗余通道组合成一条虚拟通道，从虚拟链路上还原1553信息数据，交给1553协议控制器进行处理。
B3，1553协议控制器将接收到的1553信息数据，按1553协议进行解析得到远端数据，发送给存储管理模块；
B4，存储管理模块控制共享缓存的读写操作以及地址和指针管理，以实现远端数据的写入。
B5，外部CPU通过CPU接口逻辑模块，从共享缓存中读取远端数据。
可以看出，本发明实施例中，利用现有冗余通道，简单高效地提高了1553总线的传输带宽，兼容原1Mbit/s的1553总线传输，既可以进行命令控制模式传输，又可以进行大数据模式传输，动态切换模式，调整传输带宽，成本低，优势明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种提高1553总线传输带宽的方法，其特征在于，所述方法中按照以下步骤将本地数据发送到1553总线上：
A1，外部CPU向共享缓存中写入本地数据；如果通过命令控制模式发送数据，则远程终端RT子地址采用非大数据子地址；如果通过非命令控制模式，即大数据模式发送数据，则RT子地址采用大数据子地址；其中，对于可靠性要求达到预设指标的命令控制信息的传输，采用1Mbit/s的1553总线通信方式进行冗余保护传输，定义为命令控制模式；对于可靠性要求未达到预设指标的大数据的传输，利用1553总线的冗余通道，与主通道组成一条虚拟链路，在虚拟链路上采用1Mbit/s的1553总线通信方式，进行大数据量传输，定义为大数据模式；所述大数据为大于预设数据量的数据；
A2，控制共享缓存的读写操作以及地址和指针管理，以实现本地数据的读取；
A3，对于读取的本地数据实现1553总线协议，根据当前1553操作的命令控制或状态信息，组成由命令字、状态字和数据字构成的1553信息数据；
A4，对所述1553信息数据中的命令字或状态字中的RT子地址进行识别，动态地建立虚拟链路：如果识别出命令字或状态字中的RT子地址字段为非大数据子地址，即命令控制模式，则将1553信息数据直接在主通道上进行发送，冗余通道用于主通道的冗余保护；如果识别出命令字或状态字中的RT子地址字段为大数据子地址，即大数据模式，则将主通道和冗余通道组合成一条虚拟通道，将1553信息数据在虚拟通道上传输，利用两个通道的带宽，同时发送1553信息数据；
A5，对1553信息数据以字为单位进行处理，添加同步头，进行校验计算，并以曼彻斯特编码形式的串行数据发送；
所述方法中按照以下步骤从1553总线上接收远端数据：
B1，对1553总线上的数据进行解码，解码后的信息数据以字为单位；
B2，对解码后的信息数据中的命令字或状态字中的RT子地址进行识别，动态地建立虚拟链路：如果命令字或状态字中的RT子地址字段为非大数据子地址，即命令控制模式，则从主通道或冗余通道上接收1553信息数据；如果命令字或状态字中的RT子地址字段为大数据子地址，即大数据模式，则将主通道和冗余通道组合成一条虚拟通道，从虚拟链路上还原1553信息数据；
B3，将接收到的1553信息数据，按1553协议进行解析得到远端数据；
B4，控制共享缓存的读写操作以及地址和指针管理，以实现远端数据的写入；
B5，外部CPU从共享缓存中读取远端数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B1中，所述解码的操作包括同步头检出、命令字检出、状态字检出、数据字检出、解码错误检出、奇偶检测、字计数统计以及串并转换中的一种或几种操作。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述共享缓存是4K*16Bit的异步双口SRAM。
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