CN109412601A - 一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,对总线上的双向高速曼彻斯特编码信号进行双向识别,当总线一端出现有效信号时,对该端正负信号进行采样识别同时开始锁存得到锁存后信号,将该端正负信号称为A组信号,将锁存后信号称为B组信号,当A组信号识别到有效的4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号同步头时,对B组信号进行再生,再生后从另一端口发送出去,总线另一端处理方法与上述方法一致,当总线两端均未出现有效的高速曼彻斯特编码信号时,总线两端则处于空闲状态。本发明有效解决了4Mbps、10Mbps高速1553B总线网络规模受限的问题。
Description
技术领域
本发明属于信息处理技术领域,具体涉及一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法。
背景技术
1553B总线的网络结构简单,终端扩展方便,相对易于实现冗余,可以轻巧灵活地实现系统设计和设备更新。1553B总线得以广泛应用的原因还在于其规范完备、差错控制合理、对终端短路故障的保护能力等一系列可靠性保障措施相对完备。其中1553B总线在1Mbps速率下,总线干线规模可达300m,分支线可达6m;而4Mbps速率下,总线干线规模不足100m,分支线不超过1m;10Mbps速率下,总线干线规模最长50m,分支线不超过0.5m。可以看出,随着1553B总线速率的提升,整个传输线缆规模明显减小。
可见,目前高速1553B总线应用受限的主要原因为速率越高,网络规模越小,而高速曼彻斯特编码信号再生及传输控制方法,通过对高速1553B总线信号进行再生及传输控制,去除高速总线上干扰及噪声,通过再生将标准的高速曼彻斯特编码信号传输到总线上,使4Mbps/10Mbps速率下高速1553B总线网络规模明显提升,有效解决高速1553B总线应用受限问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,以克服现有技术的缺陷,本发明可以将4Mbps/10Mbps速率下产生干扰、噪声、衰减和畸变的高速1553B总线波形再生为标准的4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码信号后送至总线上,整体提升4Mbps/10Mbps1553B总线主干线和分支线规模、提高高速1553B总线传输可靠性,有效解决4Mbps、10Mbps高速1553B总线网络规模受限的问题。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,对总线上的双向高速曼彻斯特编码信号进行双向识别,当总线一端出现有效信号时,对该端正负信号进行采样识别同时开始锁存得到锁存后信号,将该端正负信号称为A组信号,将锁存后信号称为B组信号,当A组信号识别到有效的4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号同步头时,对B组信号进行再生,再生后从另一端口发送出去,总线另一端处理方法与上述方法一致,当总线两端均未出现有效的高速曼彻斯特编码信号时,总线两端则处于空闲状态。
进一步地,A组信号识别方法具体为:对A组信号进行三取二滤波,对滤波后的信号根据4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号格式进行识别。
进一步地,对滤波后的信号根据4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号格式进行识别,具体是进行宽度识别计数。
进一步地,对于4Mbps曼彻斯特编码信号,按照同步头宽度750ns、数据位和校验位宽度250ns进行计数,对于10Mbps曼彻斯特编码信号,按照同步头宽度300ns、数据位和校验位宽度100ns进行计数,其中每一位的识别分别在各位的四分之一处和四分之三处进行采样。
进一步地,对于同步头3位,第一位的四分之一处和四分之三处相等,第二位的四分之一处和四分之三处不相等,第三位的四分之一处和四分之三处相等,否则不符合同步头格式要求;对于数据位16位和校验位1位,每一位的四分之一处和四分之三处均不相等,否则不符合格式要求。
进一步地,对B组信号进行再生时,对B组信号同步头、数据位、校验位的每一位的四分之一处和四分之三处进行采样并从另一端口输出再生后的4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号,再生后的4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号经过4Mbps1553B收发器或10Mbps1553B收发器发送后,经过4Mbps1553B隔离变压器或10Mbps1553B隔离变压器送到总线上。
进一步地,4Mbps1553B收发器为LRT2004,10Mbps1553B收发器为LRT2003。
进一步地,4Mbps1553B隔离变压器为LS3067-3、10Mbps1553B隔离变压器为LS3067-10。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明方法通过对总线上高速曼彻斯特编码信号的再生和驱动,可以将原有经过传输产生衰减和畸变的信号重新再生到总线上,能够有效提升4Mbps/10Mbps1553B总线网络线缆规模,该发明方法不受1553B总线主干线和分支线的限制,在原1553B总线速率和传输介质不变的情况下,直接的扩展4Mbps/10Mbps速率下1553B总线干线和分支线规模,非常方便于4Mbps/10Mbps速率下1553B总线大型网络的工程化应用。
附图说明
图1为4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码信号再生及传输控制时序图;
图2为4Mbps1553B总线传输波形与再生驱动后波形对比示意图;
图3为10Mbps1553B总线传输波形与再生驱动后波形对比示意图;
图4为扩展4Mbps/10Mbps1553B总线主干线网络结构;
图5为扩展4Mbps/10Mbps1553B总线分支线网络结构。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述:
本发明的高速曼彻斯特编码信号再生及传输控制方法,包括如下步骤:
第(1)步,对总线上的双向高速曼彻斯特编码信号进行双向识别,由于1553B总线为指令响应式的半双工传输方式总线,在某一时刻,只有一个方向的传输,不会存在两个方向同时传输的情况,因此当总线一端出现有效信号时,对该端正负信号(后续称为A组信号)进行采样识别同时开始锁存(锁存后信号后续称为B组信号),当A组信号识别到有效的4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码信号同步头时,对B组信号进行再生,再生后从另一端口发送出去。总线另一端处理方法与上述方法一致。当总线两端均未出现有效的高速曼彻斯特编码信号时,总线两端就一直处于空闲状态。
第(2)步,具体A组信号识别方法为,首先为了提高抗噪声能力,对信号进行三取二滤波,对滤波后的信号根据4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码信号格式进行识别。考虑到4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码信号经过总线传输后已发生畸变,但时间参数不会变的原则,分别进行宽度识别计数,对于4Mbps曼彻斯特编码信号,同步头宽度750ns、数据位和校验位宽度250ns进行计数,对于10Mbps曼彻斯特编码信号,同步头宽度300ns、数据位和校验位宽度100ns进行计数,其中每一位的识别分别在各位的四分之一处和四分之三处进行采样。对于同步头3位来说,第一位的四分之一处和四分之三处需要相等,第二位的四分之一处和四分之三处不相等,第三位的四分之一处和四分之三处需要相等,否则不符合同步头格式要求;对于数据位16位和校验位1位来说,每一位的四分之一处和四分之三处需要不相等,否则不符合格式要求。
第(3)步,按照第(2)步方法,当A组信号识别到符合要求的4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码信号同步头后,则开始对B组信号进行再生,此时需要对B组信号同步头、数据位、校验位的每一位的四分之一处和四分之三处进行采样并从另一端输出。
第(4)步,由第(3)步输出的信号就已经是再生后的4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码信号,该信号经过4Mbps/10Mbps1553B收发器(4Mbps1553B收发器为LRT2004、10Mbps1553B收发器为LRT2003)发送后,经过4Mbps/10Mbps1553B隔离变压器(4Mbps1553B隔离变压器LS3067-3、10Mbps1553B隔离变压器LS3067-10)送到总线上。
下面结合附图对本发明做详细描述:
参照图1,其中1-1A组信号、1-2滤波后信号、1-3同步头、1-4 16位数据位、1-5校验位、1-6 12M模式再生采样、1-7 16M模式再生采样、1-8 B组信号、1-9滤波后产生畸变的高速曼彻斯特编码位、1-10再生后的标准的高速曼彻斯特编码位,具体为A组信号为总线上产生干扰、畸变的4Mbps/10Mbps1553B总线信号,经过滤波后去除干扰和毛刺,产生为滤波后信号,可以看出,滤波后的4Mbps/10Mbps1553B总线信号已经畸变,不符合曼彻斯特编码规范,采取波形再生方法,可以选择12M模式和16M模式对波形进行再生,具体12M模式和16M模式再生采样点见1-6、1-7(实际设计中,4Mbps采样时钟为12MHz/16MHz的4倍频为48MHz/64MHz,10Mbps采样时钟为30MHz/40MHz的4倍频为120MHz/160MHz,计数方法一致),1-8为经过再生后的波形已经为标准的4Mbps/10Mbps曼彻斯特编码波形,1-9、1-10为产生畸变和进行再生后的高速曼彻斯特编码位对比。
图2为采用高速曼彻斯特编码信号再生及传输控制方法产生的4Mbps1553B总线波形示意图,其中2-1为经总线传输后衰减及畸变的波形,该波形峰峰值为3.36V,过零稳定性为110ns,2-2为再生及传输控制后的波形,该波形峰峰值为21V,过零稳定性为125ns,可以看出,经过再生及传输控制后的波形幅值和过零稳定性明显提升。
图3为采用高速曼彻斯特编码信号再生及传输控制方法产生的10Mbps1553B总线波形示意图,其中3-1为经总线传输后衰减及畸变的波形,该波形峰峰值为1.64V,过零稳定性为36ns,3-2为再生及传输控制后的波形,该波形峰峰值为18.7V,过零稳定性为50ns,可以看出,经过再生及传输控制后的10Mbps1553B总线波形已经为标准10Mbps1553B总线发送波形。
图4为采用高速曼彻斯特编码信号再生及传输控制方法扩展4Mbps/10Mbps 1553B总线干线网络示意图,其中4-1为终端电阻,4-2为1553B分支线,4-3为1553B耦合器,4-4为1553B主干线,该图中m+n数最多32个,干线最长可达200米。可以看出,在1553B传输介质及网络拓扑不变的情况下,该方法可以直接扩展4Mbps/10Mbps 1553B总线干线规模。
图5为采用高速曼彻斯特编码信号再生及传输控制方法扩展4Mbps/10Mbps 1553B总线分支线网络示意图,其中5-1为终端电阻,5-2为1553B分支线,5-3为1553B耦合器,5-4为1553B主干线,该图中k最多32,j范围为1至32,分支线可从原来的不足1米扩展至60米。可以看出,在1553B传输介质及网络拓扑不变的情况下,该方法可以直接扩展4Mbps/10Mbps速率下1553B总线分支线缆规模。
通过实际测试及通讯验证可以看出,本发明提供的高速曼彻斯特编码信号再生及传输控制方法,接入简单、延迟小(4Mbps下延迟小于1us、10Mbps下延迟小于400ns)、不受分支线和主干线影响,可以提高4Mbps和10Mbps 1553B总线信号传输质量,提升4Mbps和10Mbps速率下1553B总线干线及分支线网络传输规模。
Claims (8)
1.一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,对总线上的双向高速曼彻斯特编码信号进行双向识别,当总线一端出现有效信号时,对该端正负信号进行采样识别同时开始锁存得到锁存后信号,将该端正负信号称为A组信号,将锁存后信号称为B组信号,当A组信号识别到有效的4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号同步头时,对B组信号进行再生,再生后从另一端口发送出去,总线另一端处理方法与上述方法一致,当总线两端均未出现有效的高速曼彻斯特编码信号时,总线两端则处于空闲状态。
2.根据权利要求1所述的一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,A组信号识别方法具体为:对A组信号进行三取二滤波,对滤波后的信号根据4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号格式进行识别。
3.根据权利要求2所述的一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,对滤波后的信号根据4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号格式进行识别,具体是进行宽度识别计数。
4.根据权利要求3所述的一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,对于4Mbps曼彻斯特编码信号,按照同步头宽度750ns、数据位和校验位宽度250ns进行计数,对于10Mbps曼彻斯特编码信号,按照同步头宽度300ns、数据位和校验位宽度100ns进行计数,其中每一位的识别分别在各位的四分之一处和四分之三处进行采样。
5.根据权利要求4所述的一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,对于同步头3位,第一位的四分之一处和四分之三处相等,第二位的四分之一处和四分之三处不相等,第三位的四分之一处和四分之三处相等,否则不符合同步头格式要求;对于数据位16位和校验位1位,每一位的四分之一处和四分之三处均不相等,否则不符合格式要求。
6.根据权利要求1所述的一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,对B组信号进行再生时,对B组信号同步头、数据位、校验位的每一位的四分之一处和四分之三处进行采样并从另一端口输出再生后的4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号,再生后的4Mbps或10Mbps曼彻斯特编码信号经过4Mbps1553B收发器或10Mbps1553B收发器发送后,经过4Mbps1553B隔离变压器或10Mbps1553B隔离变压器送到总线上。
7.根据权利要求6所述的一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,4Mbps1553B收发器为LRT2004,10Mbps1553B收发器为LRT2003。
8.根据权利要求6所述的一种高速曼彻斯特编码信号再生及驱动控制方法,其特征在于,4Mbps1553B隔离变压器为LS3067-3、10Mbps1553B隔离变压器为LS3067-10。
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