CN109698824B - 一种fc-ae-1553协议转换多协议多通道数据记录系统 - Google Patents

一种fc-ae-1553协议转换多协议多通道数据记录系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种FC‑AE‑1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，包括：ARM处理器，用于接收FC‑AE‑1553B数据、CAN总线数据、1553B数据；FPGA芯片A集成FC‑AE‑1553控制器IP核，FPGA芯片B集成CAN以及1553B控制器IP核；FPGA芯片A连接光收发器，FPGA芯片B连接CAN收发器以及1553B收发器；ARM处理器等待通讯总线上数据产生，收到数据时，判别数据来源，确定好数据来源后，将数据读取出来，将CAN协议中的数据段，FC‑AE‑1553以及1553B指令内容保留，其余数据舍去，在将FC‑AE‑1553的时间信息读取出来，将时间信息和收到并处理完成的控制数据合并，中间填入特殊符号来区别时间信息和数据，存入NVMe电子盘内。

Description

一种FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统
技术领域
本发明涉及一种数据通信技术，特别涉及一种FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统。
背景技术
目前，FC-AE在航空航天领域，工业控制领域都有广泛应用，随着对通讯速率的要求越来越高，光纤通讯的运用越来越多，高速实时控制类FC-AE-1553应运而生，FC-AE-1553继承了MIL-STD-1553B的优点，具有高可靠，高实时性，高容错性等特点，而且将通讯速率提升至1/2/4/8Gbps。在远程控制过程中，因为目前FC-AE-1553成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，用于解决上述现有技术成本较高的问题。
本发明一种FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，包括：ARM处理器，用于接收FC-AE-1553B数据、CAN总线数据、1553B数据；FPGA芯片A集成FC-AE-1553控制器IP核，FPGA芯片B集成CAN以及1553B控制器IP核；FPGA芯片A连接光收发器，FPGA芯片B连接CAN收发器以及1553B收发器；ARM处理器等待通讯总线上数据产生，收到数据时，判别数据来源，确定好数据来源后，将数据读取出来，将CAN协议中的数据段，FC-AE-1553以及1553B指令内容保留，其余数据舍去，在将FC-AE-1553的时间信息读取出来，将时间信息和收到并处理完成的控制数据合并，中间填入特殊符号来区别时间信息和数据，存入NVMe电子盘内。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，ARM处理器至少具备三个PCIe接口包括：PCIeGen2.0X4接口用于连接FPGA芯片A；PCIeGen2.0X1接口用于连接FPGA芯片B；PCIe Gen3.0X4接口连接NVMe电子盘。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，FPGA的型号为Xilinx公司K7系列FPGA。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，处理器选用NXP公司ARM的QorlQ系列LS2088A芯片。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，存储数据通过ARM处理器集成的千兆网读取。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，FPGA芯片A、FPGA芯片B和ARM处理器之间用PCIe相连接。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，NVMe盘与ARM处理器之间使用PCIe相连接，ARM处理器将FPGA芯片B的各协议控制器接收数据读取出来，通过FC-AE-1553协议的时间同步协议，将时间信息读取。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，时间信息和协议信息整合成一条信息，按读取的信息种类和通道，分别存入电子盘的独立文本文件中，等待数据读取。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，ARM处理器通过TFTP将数据导出。
根据本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其中，对于用CAN帧，ARM处理器将ID号保留,用于识别通道号；数据段保留，用于存储记录；扩展帧标示位,数据长度舍去。
本发明的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，FC-AE-1553和低速CAN，1553总线用桥接方式连接，控制被控制设备，用来降低整体控制系统成本。能够满足在FC-AE-1553转换CAN，1553协议时的数据记录技术，解决故障追述，记录控制命令。
附图说明
图1为FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统的模块图；
图2为FPGA芯片B与CAN收发器的信息交互示意图；
图3为光收发器与FPGA芯片A纸件的信息交互示意图；
图4为MIL-STD-1553功能框图；
图5为CAN指针保留数据示意图；
图6为FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统的流程示意图；
图7所示为本发明FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统的一实施例的示意图。
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。
图1所示为本发明FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统的模块图，图2为FPGA芯片B与CAN收发器的信息交互示意图，图3为光收发器与FPGA芯片A纸件的信息交互示意图，图4为MIL-STD-1553功能框图，图5为CAN指针保留数据示意图，图6为FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统的流程示意图，如图1至图6所示，本发明FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统包括：千兆网、ARM处理器、NVMe电子盘、FPGA芯片A、FPGA芯片B、光收发器、CAN收发器1553B收发器。
如图1至图6所示，ARM处理器用于接收FC-AE-1553B数据、CAN、1553B的数据，将其中有用信息提取，并将时间信息填入该有用的信息中，并存储到NVMe电子盘中。ARM处理器至少需要具备三个PCIe接口：1个PCIe接口至少需要一个PCIeGen2.0X4接口用于连接FPGA芯片A；1个PCIe接口至少需要一个PCIeGen2.0X1接口用于连接FPGA芯片B；1个PCIe接口至少需要PCIe Gen3.0X4接口，用于连接NVMe电子盘。NVMe电子盘用于将ARM处理器处理后的数据存储保存。本发明使用NVMe电子盘作为存储器，NVMe电子盘读写速度高，可以满足大数据读写要求，保证存储时的读写速度。FPGA芯片A、FPGA芯片B和ARM处理器之间用PCIe相连接。NVMe盘与ARM处理器之间使用PCIe相连接。
如图1至图6所示，ARM处理器将FPGA芯片B中各协议控制器接收数据读取出来，通过FC-AE-1553协议的时间同步协议，将时间信息读取出来。时间信息和协议信息整合成一条信息，按读取的信息种类和通道，分别存入电子盘的独立文本文件中，等待数据读取。用CAN帧举例,将ID号保留,用于识别通道号；数据段保留,用于存储记录；扩展帧标示位,数据长度舍去。
如图1至图6所示，存储数据可以通过ARM处理器集成的千兆网读取出来，利用上位机软件或直接读取文本数据方式将希望读取的时间内发生数据内容转换为指令。
如图1至图5所示，将CAN控制器、1553B控制器集成在FPGA芯片B内，FPGA芯片B扩大协议控制器的缓冲寄存器，降低ARM处理器在读取数据时的损耗，减少不断切换协议种类和协议通道时的资源开销，提升采集效率。
如图6所示，待软件启动完成，等待通讯总线上数据产生，收到数据时，判别数据来源，确定好数据来源后，将数据读取出来，将CAN协议中的数据段，FC-AE-1553、1553B指令内容保留，其余数据舍去，在将FC-AE-1553的时间信息读取出来。将时间信息和收到并处理完成的控制数据合并，中间填入特殊符号来区别时间信息和数据，存入电子盘的目录内，例如：\协议种类\通道号.TXT。等网络连接上位机，通过TFTP将数据导出。
ARM处理器将FC-AE-1553数据，CAN数据，1553B数据通过对应控制器将数据读取出来，将FC-AE-1553协议中恢复的时间信息解析，按特定格式添加到各数据中，然后将数据按协议种类和通道号存入文本文件，文本文件名为对应的协议种类，通道号。
图7所示为本发明FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统的一实施例的示意图，如图7所示，处理器选用NXP公司ARM的QorlQ系列LS2088A芯片，8核心Cortex-A72，工作频率2.0GHz，数据处理能力300Gflops以上。保证系统在数据处理，多任务调度的处理能力。芯片内部集成的控制器，也可以保证接口满足实现本发明。
如图7所示，FPGA选用两片Xilinx公司K7系列FPGA，FPGA芯片A集成FC-AE-1553控制器IP核，FPGA芯片B集成CAN、1553B控制器IP核。K7系列芯片内部集成GTX高速收发器控制器，可以提供PCIeGen 3.0X4。
如图7所示，存储器采用英特尔公司720P系列NVMe电子盘，物理接口为M.2接口，容量1TB。借助PCIe Gen3.0X4接口，可以进行高速数据写入和读取，顺序读高达3230MB/s，顺序写高达1625MB/s，满足本方案设计要求。
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 (10)

1.一种FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，包括：
ARM处理器，用于接收FC-AE-1553B数据、CAN总线数据、1553B数据；
FPGA芯片A集成FC-AE-1553控制器IP核，FPGA芯片B集成CAN以及1553B控制器IP核；FPGA芯片A连接光收发器，FPGA芯片B连接CAN收发器以及1553B收发器；
ARM处理器等待通讯总线上数据产生，收到数据时，判别数据来源，确定好数据来源后，将数据读取出来，将CAN协议中的数据段，FC-AE-1553以及1553B指令内容保留，其余数据舍去，在将FC-AE-1553的时间信息读取出来，将时间信息和收到并处理完成的控制数据合并，中间填入特殊符号来区别时间信息和数据，存入NVMe电子盘内。
2.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，ARM处理器至少具备三个PCIe接口包括：PCIeGen2.0X4接口用于连接FPGA芯片A；PCIeGen2.0X1接口用于连接FPGA芯片B；PCIe Gen3.0X4接口连接NVMe电子盘。
3.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，FPGA的型号为Xilinx公司K7系列FPGA。
4.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，处理器选用NXP公司ARM的QorlQ系列LS2088A芯片。
5.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，存储数据通过ARM处理器集成的千兆网读取。
6.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，FPGA芯片A、FPGA芯片B和ARM处理器之间用PCIe相连接。
7.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，NVMe盘与ARM处理器之间使用PCIe相连接，ARM处理器将FPGA芯片B的各协议控制器接收数据读取出来，通过FC-AE-1553协议的时间同步协议，将时间信息读取。
8.如权利要求7所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，时间信息和协议信息整合成一条信息，按读取的信息种类和通道，分别存入电子盘的独立文本文件中，等待数据读取。
9.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，ARM处理器通过TFTP将数据导出。
10.如权利要求1所述的FC-AE-1553协议转换多协议多通道数据记录系统，其特征在于，对于用CAN帧，ARM处理器将ID号保留,用于识别通道号；数据段保留，用于存储记录；扩展帧标示位,数据长度舍去。
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