CN106603430A - 基于sopc的通用数据通信接口集成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，采用同时兼容多种接口设备的通用数据通信接口集成系统，包含：S1、根据需要进行数据通信的设备，通过通用数据通信接口集成系统进行参数配置；S2、根据发送设备的数据发送接口对应的通信协议，将待发送的数据封装打包后发送至通用数据通信接口集成系统；S3、通用数据通信接口集成系统将接收到的数据，根据接收设备的数据接收接口对应的通信协议，进行数据转发；S4、接收设备的数据接收接口在接收到转发数据后，进行数据有效性验证，完成数据接收。本发明针对设备与设备之间数据通信接口匹配性的问题，实现多个具有不同通信接口的设备间的数据通信控制，提高数据通信的可靠性。

Description

基于SOPC的通用数据通信接口集成方法
技术领域
本发明涉及一种基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，适用于在数据通信中，使两个或多个具备不同数据通信接口的设备间能够进行数据交互。
背景技术
在数据通信中，数据通信接口是设备间数据交互的桥梁，数据通信接口关系到数据传输质量的好坏和数据传输的速率，是数据传输的关键设备。
目前，通常采用FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）结合DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）的设计思路来完成相应的数据通信接口的设计。此外，相关公开文献包括《基于FPGA_DSP的1553B总线通用接口设计与实现》、《基于FPGA的以太网-RS422转换器设计》、《基于协议栈芯片的以太网数据通信接口的设计与实现》等，都是从解决单一的数据通信控制的角度出发，只能解决一类接口的数据通信接口匹配的问题。而文献《基于FPGA数据通信接口的设计与实现》，是利用大规模可编程逻辑器件，通过设计数据收发控制逻辑，实现串行通信接口数据通信。
对于相关涉及到SOPC的技术，目前仍然大部分应用于数字信号处理、工业控制等领域。而对于相关涉及到数据通信接口的技术，包括：申请号为CN101625669B的专利《基于现场可编程门阵列的IEEE1394b数据传输处理系统》，提出了一种基于现场可编程门阵列FPGA的IEEEE1394b控制器电路，包括FPGA逻辑和时钟电路，IEEE1394b控制器电路，存储器电路，外部复位电路和时钟电路，在IEEEE1394b协议的支持下实现高带宽数据的传输处理；申请号为CN201410706874.9的专利《基于SOPC芯片的功能自动化测试系统及其测试方法》，提出了一种基于SOPC芯片的功能自动化测试系统及其测试方法，该系统包括串行通信测试模块、中断处理测试模块、定时器测试模块、GPIO测试模块、总线测试模块、模拟开关/ADC测试模块、FPGA配置模块和通信模块按照测试需求完成各项测试，有效缩短测试时间，并降低测试难度和测试复杂度。但是上述专利中的数据通信的应用场景与使用方法均与本发明需要解决的问题并不相同。
根据上述，针对设备与设备之间数据通信接口存在的匹配性问题，目前亟需提出一种基于SOPC（System-on-a-Programmable-Chip，可编程片上系统）的通用接口集成方法，通过组建兼容1553B、RS232、RS422、USB、以太网接口的集成系统，实现具有不同通信接口的各个设备之间的通信控制，简化通信接口转换软件及硬件的设计，提高数据通信的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，针对设备与设备之间数据通信接口匹配性的问题，组建兼容多种接口的集成系统，实现多个具有不同通信接口的设备间的数据通信控制，提高数据通信的可靠性。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，采用同时兼容多种接口设备的通用数据通信接口集成系统，实现具有不同通信接口的设备之间的数据通信控制，包含以下步骤：
S1、根据需要进行数据通信的设备，通过通用数据通信接口集成系统进行参数配置；
S2、根据发送设备的数据发送接口对应的通信协议，将待发送的数据封装打包后发送至通用数据通信接口集成系统；
S3、通用数据通信接口集成系统将接收到的数据，根据接收设备的数据接收接口对应的通信协议，进行数据转发；
S4、接收设备的数据接收接口在接收到转发数据后，进行数据有效性验证，完成数据接收。
所述的通用数据通信接口集成系统集成有1553B、RS232、RS422、USB、以太网多种接口设备，其包含：核心控制器，内部设置有1553B接口、RS232接口、RS422接口、USB接口和以太网接口的控制单元，分别与各个接口对应的设备配合连接；配置端口，对需要进行数据通信的设备完成参数配置；供电电源，提供工作电源。
所述的S1中，具体包含以下步骤：
S11、当通用数据通信接口集成系统的配置端口接收到参数配置请求时，向控制计算机返回允许发送参数配置回告；
S12、配置端口对需要进行数据通信的发送设备的数据发送接口进行参数配置；
S13、配置端口对需要进行数据通信的接收设备的数据接收接口进行参数配置。
所述的S2中，具体包含以下步骤：
S21、根据发送设备的数据发送接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择对应的数据接口接收新数据，并解析得到数据长度，读取数据内容；
S22、判断数据长度是否与解析得到的数据长度匹配；如匹配，则继续S23；如不匹配，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S23、判断数据帧头是否正确；如正确，则继续S24；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S24、判断数据帧尾是否正确；如正确，则将接收到的数据作为待转发数据进行缓存；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据。
所述的S2中，数据通信接口集成系统可实现多个数据接口接收数据，此时需要对接收数据进行监测，并将需要先进行转发的数据进行缓存。
在本发明的第一个优选实施例中，所述的S3中，具体包含以下步骤：
S31、当通用数据通信接口集成系统判断当前数据转发允许有效时，则继续S32，否则不进行数据转发；
S32、通用数据通信接口集成系统由缓存中获取待转发数据；
S33、根据接收设备的数据接收接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择相对应的数据接口，将待转发数据发送至接收设备。
在本发明的第二个优选实施例中，所述的S3中，进行数据高速转发，具体包含以下步骤：
S31、当通用数据通信接口集成系统判断当前数据转发允许有效时，则继续S32，否则不进行数据转发；
S32、通用数据通信接口集成系统由缓存中获取待转发数据；
S33、通用数据通信接口集成系统判断待转发数据的数据转发周期时刻是否到来；如到来，则继续S34；如未到，则不进行数据转发；
S34、根据接收设备的数据接收接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择相对应的数据接口，将待转发数据发送至接收设备。
所述的S3中，数据通信接口集成系统可实现多个数据接口发送数据，根据各个待转发数据的数据发送时刻，将缓存中的待转发数据发送。
所述的S4中，具体包含以下步骤：
S41、接收设备的数据接收接口在接收到转发数据后，解析得到数据长度，读取数据内容；
S42、判断数据长度是否与解析得到的数据长度匹配；如匹配，则继续S43；如不匹配，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S43、判断数据帧头是否正确；如正确，则继续S44；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S44、判断数据帧尾是否正确；如正确，则当前接收数据有效，完成数据接收；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据。
综上所述，本发明提供的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，具有以下优点和有益效果：1、可实现不同通信接口的设备间的数据通信控制；2、可实现两个或多个具备不同数据通信接口的设备间的数据交互；3、可实现低数据率数据输入，高数据率数据转发；4、设计简单，通用性好，易于工程实现。
附图说明
图1为本发明中的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法的流程图；
图2为本发明中的基于SOPC的通用数据通信接口集成系统的框图；
图3为本发明中的参数配置流程图；
图4为本发明中的数据发送流程图；
图5为本发明中的数据转发的普通实施例的流程图；
图6为本发明中的数据转发的一发多收实施例的流程图；
图7为本发明中的数据转发的高速转发实施例的流程图。
具体实施方式
以下结合图1～图7，详细说明本发明的优选实施例。
如图1所示，本发明所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，针对设备与设备之间数据通信接口匹配性的问题，组建同时兼容1553B、RS232、RS422、USB（UniversalSerial Bus，通用串行总线）、以太网多种接口设备的通用数据通信接口集成系统，实现具有不同通信接口的设备之间的数据通信控制，包含以下步骤：
S1、根据需要进行数据通信的设备，通过通用数据通信接口集成系统进行参数配置；
S2、根据发送设备的数据发送接口对应的通信协议，将待发送的数据封装打包后发送至通用数据通信接口集成系统；
S3、通用数据通信接口集成系统将接收到的数据，根据接收设备的数据接收接口对应的通信协议，进行数据转发；
S4、接收设备的数据接收接口在接收到转发数据后，进行数据有效性验证，完成数据接收。
如图2所示，所述的通用数据通信接口集成系统集成了1553B、RS232、RS422、USB、以太网多种接口设备，该通用数据通信接口集成系统的核心控制器内部设置有1553B接口、RS232接口、RS422接口、USB接口和以太网接口的控制单元，分别与各个接口对应的设备配合连接，实现具有不同通信接口的设备之间的数据通信控制。
进一步，所述的通用数据通信接口集成系统还包含：配置端口，对需要进行数据通信的设备完成参数配置；供电电源，提供工作电源。
如图3所示，所述的S1中，具体包含以下步骤：
S11、当通用数据通信接口集成系统的配置端口接收到参数配置请求时，向控制计算机返回允许发送参数配置回告；
S12、配置端口对需要进行数据通信的发送设备的数据发送接口进行参数配置；
S13、配置端口对需要进行数据通信的接收设备的数据接收接口进行参数配置。
本实施例中，所述的参数配置请求是通过RS422接口发送的，设置该参数配置请求的波特率为115.200KHz，8位数据位，偶校验，1bit停止位，数据内容包括：同步字两个字节“0xEB”和“0x90”，数据字两个字节“0xA5”和“0x5A”，帧结束两个字节“0x55”和“0x55”。
本实施例中，所述的允许发送参数配置回告的波特率为115.200KHz，8位数据位，偶校验，1bit停止位，数据内容包括：同步字两个字节“0xEB”和“0x91”，数据字两个字节“0x5A”和“0xA5”，帧结束两个字节“0x55”和“0x55”。
所述的S12和S13中，在对数据发送/接收接口进行参数配置的过程中，对于RS422接口，需要配置通信波特率，数据位数，校验方式，停止位位数，数据帧头、数据帧尾、帧序号、帧长度；对于USB接口，需要配置数据帧头、数据帧尾、帧序号、帧长度；对于以太网接口，需要配置UDP协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）、本地IP地址、本地子网掩码、目标IP地址、目标子网掩码、数据帧头、数据帧尾、帧序号、帧长度；对于1553B接口，需要配置主控制器模式、远程终端模式、远程终端子地址、数据帧头、数据帧尾、帧序号、帧长度；对于RS232接口，需要配置通信波特率，数据位，停止位，校验位，校验类型。
如图4所示，所述的S2中，具体包含以下步骤：
S21、根据发送设备的数据发送接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择对应的数据接口接收新数据，并解析得到数据长度，读取数据内容；
S22、判断数据长度是否与解析得到的数据长度匹配；如匹配，则继续S23；如不匹配，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S23、判断数据帧头是否正确；如正确，则继续S24；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S24、判断数据帧尾是否正确；如正确，则将接收到的数据作为待转发数据进行缓存；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据。
在本发明的第一个优选实施例中，如图5所示，所述的S3中，具体包含以下步骤：
S31、当通用数据通信接口集成系统判断当前数据转发允许有效时，则继续S32，否则不进行数据转发；
S32、通用数据通信接口集成系统由缓存中获取待转发数据；
S33、根据接收设备的数据接收接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择相对应的数据接口，将待转发数据发送至接收设备。
在本发明的第二个优选实施例中，如图7所示，所述的S3中，可进行数据高速转发，实现低数据率数据输入，高数据率数据转发，用以提高数据的发送频率，具体包含以下步骤：
S31、当通用数据通信接口集成系统判断当前数据转发允许有效时，则继续S32，否则不进行数据转发；
S32、通用数据通信接口集成系统由缓存中获取待转发数据；
S33、通用数据通信接口集成系统判断待转发数据的数据转发周期时刻是否到来；如到来，则继续S34；如未到，则不进行数据转发；
S34、根据接收设备的数据接收接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择相对应的数据接口，将待转发数据发送至接收设备。
本实施例所提供的数据高速转发模式，尤其适用于普通个人计算机向专用数据处理设备发送数据的高速数据通信应用，能够将低数据率数据输入按照高数据率数据转发。
所述的S4中，具体包含以下步骤：
S41、接收设备的数据接收接口在接收到转发数据后，解析得到数据长度，读取数据内容；
S42、判断数据长度是否与解析得到的数据长度匹配；如匹配，则继续S43；如不匹配，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S43、判断数据帧头是否正确；如正确，则继续S44；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S44、判断数据帧尾是否正确；如正确，则当前接收数据有效，完成数据接收；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据。
在本发明的第三个优选实施例中，如图6所示，可进行一发多收或者多发多收的数据通信，即可实现两个以上的具有不同数据通信接口的设备间的数据交互，具体包含以下步骤：当数据通信接口集成系统有多个数据接口需要接收数据时，则需要对发送的数据进行监测，获取待转发的数据，并将需要先进行转发的数据进行缓存，当数据发送时刻到来时，将缓存中的待转发数据进行发送。
综上所述，本发明所提供的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，针对设备与设备之间数据通信接口因插接方式、引线分配、电气特性及应答关系的相互不匹配问题，利用SOPC的通用接口集成技术，组建兼容1553B、RS232、RS422、USB、以太网多种接口的集成系统，实现多个具有不同通信接口的设备间的数据通信控制，简化通信接口转换软件及硬件的设计，提高数据通信的可靠性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，采用同时兼容多种接口设备的通用数据通信接口集成系统，实现具有不同通信接口的设备之间的数据通信控制，包含以下步骤：
S1、根据需要进行数据通信的设备，通过通用数据通信接口集成系统进行参数配置；
S2、根据发送设备的数据发送接口对应的通信协议，将待发送的数据封装打包后发送至通用数据通信接口集成系统；
S3、通用数据通信接口集成系统将接收到的数据，根据接收设备的数据接收接口对应的通信协议，进行数据转发；
S4、接收设备的数据接收接口在接收到转发数据后，进行数据有效性验证，完成数据接收。
2.如权利要求1所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的通用数据通信接口集成系统集成有1553B、RS232、RS422、USB、以太网多种接口设备，包含：
核心控制器，内部设置有1553B接口、RS232接口、RS422接口、USB接口和以太网接口的控制单元，分别与各个接口对应的设备配合连接；
配置端口，对需要进行数据通信的设备完成参数配置；
供电电源，提供工作电源。
3.如权利要求2所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的S1中，具体包含以下步骤：
S11、当通用数据通信接口集成系统的配置端口接收到参数配置请求时，向控制计算机返回允许发送参数配置回告；
S12、配置端口对需要进行数据通信的发送设备的数据发送接口进行参数配置；
S13、配置端口对需要进行数据通信的接收设备的数据接收接口进行参数配置。
4.如权利要求3所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：
S21、根据发送设备的数据发送接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择对应的数据接口接收新数据，并解析得到数据长度，读取数据内容；
S22、判断数据长度是否与解析得到的数据长度匹配；如匹配，则继续S23；如不匹配，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S23、判断数据帧头是否正确；如正确，则继续S24；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S24、判断数据帧尾是否正确；如正确，则将接收到的数据作为待转发数据进行缓存；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据。
5.如权利要求4所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的S2中，数据通信接口集成系统可实现多个数据接口接收数据，此时需要对接收数据进行监测，并将需要先进行转发的数据进行缓存。
6.如权利要求4所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的S3中，具体包含以下步骤：
S31、当通用数据通信接口集成系统判断当前数据转发允许有效时，则继续S32，否则不进行数据转发；
S32、通用数据通信接口集成系统由缓存中获取待转发数据；
S33、根据接收设备的数据接收接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择相对应的数据接口，将待转发数据发送至接收设备。
7.如权利要求4所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的S3中，进行数据高速转发，具体包含以下步骤：
S31、当通用数据通信接口集成系统判断当前数据转发允许有效时，则继续S32，否则不进行数据转发；
S32、通用数据通信接口集成系统由缓存中获取待转发数据；
S33、通用数据通信接口集成系统判断待转发数据的数据转发周期时刻是否到来；如到来，则继续S34；如未到，则不进行数据转发；
S34、根据接收设备的数据接收接口的类型，通用数据通信接口集成系统选择相对应的数据接口，将待转发数据发送至接收设备。
8.如权利要求6或7所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的S3中，数据通信接口集成系统可实现多个数据接口发送数据，根据各个待转发数据的数据发送时刻，将缓存中的待转发数据发送。
9.如权利要求8所述的基于SOPC的通用数据通信接口集成方法，其特征在于，所述的S4中，具体包含以下步骤：
S41、接收设备的数据接收接口在接收到转发数据后，解析得到数据长度，读取数据内容；
S42、判断数据长度是否与解析得到的数据长度匹配；如匹配，则继续S43；如不匹配，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S43、判断数据帧头是否正确；如正确，则继续S44；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据；
S44、判断数据帧尾是否正确；如正确，则当前接收数据有效，完成数据接收；如不正确，则舍弃当前无效数据，并等待接收新数据。
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