CN109698827A - 一种1553总线与canfd总线的协议转换装置 - Google Patents

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孙磊
张淑舫
张大钢
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    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion

Abstract

本发明涉及一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其中，包括：1553相关硬件模块、协议转换模块以及CANFD相关硬件模块；1553相关硬件模块包括1553总线连接的1553总线控制器的BC端以及1553远程终端设备的RT端；协议转换模块分包括：1553收发子模块，由1553物理层收发电路和1553总线协议控制芯片；控制子模块包括CPU及其内部RAM；CANFD收发子模块包括CANFD物理层收发电路和CANFD总线协议控制芯片。本发明降低了系统设备的总成本，解决了工业控制系统设计中兼顾性能和成本的问题。

Description

一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置
技术领域
本发明涉及1553通信技术，特别涉及一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置。
背景技术
1553采用主从结构，BC设备负责调度总线上所有的RT设备，BC设备有明确的总线响应时间，适合实时性较高的工业控制，但总线硬件设备成本高。CANFD采用竞争机制，总线上各节点设备地位相同，总线硬件设备成本较低，数据传输速率较快，但总线没有明确的响应时间，实时性不高。如果将所有设备接入1553总线，系统设备成本太高；如果将所有设备接入CANFD总线，系统的实时性又难以保证。
发明内容
本发明涉及一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置，用于解决某一工业控制系统性能和成本兼顾问题。
本发明一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其中，包括：1553相关硬件模块、协议转换模块以及CANFD相关硬件模块；1553相关硬件模块包括1553总线连接的1553总线控制器的BC端以及1553远程终端设备的RT端；协议转换模块分包括：1553收发子模块，由1553物理层收发电路和1553总线协议控制芯片；控制子模块包括CPU及其内部RAM；CANFD收发子模块包括CANFD物理层收发电路和CANFD总线协议控制芯片；其中，1553相关硬件模块的1553总线控制器向协议转换模块发送一个BC->RT的命令调度消息，1553物理层收发电路将差分信号转换成单端信号后，将消息内容发到1553总线协议芯片；BC->RT调度消息分为1553总线控制器更新某个CANFD节点的数据的命令以及1553总线控制器获取某个CANFD节点的数据的命令更新CANFD节点数据的情况；控制子模块判断数据帧，若数据帧头与期望一致，则将命令及指定更新的数据依次填入CANFD协议控制芯片，CANFD物理层收发电路将CANFD协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，并将数据发送到控制子模块的相应CANFD节点设备；1553相关硬件模块的1553总线控制器向协议转换模块发送一个RT->BC的命令调度消息，1553物理层收发电路将差分信号转换成单端信号后，将消息内容发到1553总线协议芯片；RT->BC调度消息分为1553总线控制器更新某个CANFD节点数据的回令状态以及1553总线控制器获取某个CANFD节点数据的回令信息。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，CANFD相关硬件模块指CANFD总线上各个节点设备。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，控制子模块包括CPU及其内部RAM，由CPU将1553总线协议芯片的消息内容存放在其内部RAM中。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，CPU根据BC->RT消息内容的格式取出内部RAM中1553格式的数据。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，CANFD收发子模块接收到相应CANFD节点设备的回令状态后，存入CPU的内部RAM中。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，CPU根据BC->RT消息内容的格式取出内部RAM中1553格式的数据，若数据帧头与期望一致，则将命令填入CANFD协议控制芯片。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，CANFD物理层收发电路将CANFD协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，发送到控制子模块的相应CANFD节点设备，CANFD收发子模块接收到相应CANFD节点设备的回令信息后，存入CPU的内部RAM中。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，CPU根据RT->BC消息内容的格式将相应节点设备的CANFD回令状态填入1553协议控制芯片，1553物理层收发电路将1553协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，通过1553总线发送到1553相关硬件模块的总线控制器。
根据本发明的1553总线与CANFD总线的协议转换装置的一实施例，其中，CPU取出内部RAM中相应节点设备的CANFD回令信息，根据RT->BC消息内容的格式组织1553格式的数据并填入1553协议控制芯片，1553物理层收发电路将1553协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，通过1553总线发送到1553相关硬件模块的总线控制器。
本发明对于系统中实时性要求高的设备连接到1553总线，实时性要求低的设备连接到CANFD总线，该转换装置将1553总线收发电路和CANFD总线收发电路连接在同一个CPU上，作为两种总线设备间信息交互的媒介。利用该转换装置，用CANFD设备替代系统中部分造价昂贵的1553设备，降低了系统设备的总成本，解决了工业控制系统设计中兼顾性能和成本的问题。
附图说明
图1是本发明一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置结构图。
图2是BC->RT命令流程图；
图3是RT->BC回令流程图。
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是本发明一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置结构图，图2是BC->RT命令流程图，图3是RT->BC回令流程图；本发明一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置包括：1553相关硬件模块、协议转换模块以及CANFD相关硬件模块。
如图1至图3所示，1553相关硬件模块包括由1553总线连接的1553总线控制器(BC)、1553远程终端设备(RT)。协议转换模块分为3个子模块，分别是：1553收发子模块，由1553物理层收发电路和1553总线协议控制芯片组成；控制子模块包括CPU及其内部RAM；CANFD收发子模块，由CANFD物理层收发电路和CANFD总线协议控制芯片组成。CANFD相关硬件模块指CANFD总线上各个节点设备。
如图1至图3所示，1553总线与CANFD总线的协议转换装置的工作过程具体包括：
步骤一BC->RT命令调度
如图2所示，1553相关硬件模块的1553总线控制器向协议转换模块发送一个BC->RT的命令调度消息，1553物理层收发电路将差分信号转换成单端信号后，将消息内容发到1553总线协议芯片，最后由CPU将1553总线协议芯片的消息内容存放在其内部RAM中。
步骤二BC->RT调度消息的协议转换
BC->RT调度消息分为两类。一是1553总线控制器更新某个CANFD节点的数据的命令；二是1553总线控制器获取某个CANFD节点的数据的命令。两类消息通过表1中BC->RT消息的命令字区分。
表1消息格式对应表
更新CANFD节点数据的情况
CPU根据表1中BC->RT消息内容的格式取出内部RAM中1553格式的数据。若数据帧头与期望一致，则将命令及指定更新的数据依次填入CANFD协议控制芯片。CANFD物理层收发电路将CANFD协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，并将数据发送到控制子模块的相应CANFD节点设备。CANFD收发子模块接收到相应CANFD节点设备的回令状态后，存入CPU的内部RAM中。
获取CANFD节点数据的情况
CPU根据表1中BC->RT消息内容的格式取出内部RAM中1553格式的数据。若数据帧头与期望一致，则将命令填入CANFD协议控制芯片。CANFD物理层收发电路将CANFD协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，发送到控制子模块的相应CANFD节点设备。CANFD收发子模块接收到相应CANFD节点设备的回令信息后，存入CPU的内部RAM中。
步骤三RT->BC的命令调度
如图3所示，1553相关硬件模块的1553总线控制器向协议转换模块发送一个RT->BC的命令调度消息，1553物理层收发电路将差分信号转换成单端信号后，将消息内容发到1553总线协议芯片，最后由CPU将1553总线协议芯片的消息内容存放在其内部RAM中。
步骤四RT->BC调度消息的协议转换
RT->BC调度消息分为两类。一是1553总线控制器更新某个CANFD节点数据的回令状态；二是1553总线控制器获取某个CANFD节点数据的回令信息。两类消息通过表1中BC->RT消息的命令字区分。
更新CANFD节点数据的情况
CPU根据表1中RT->BC消息内容的格式将相应节点设备的CANFD回令状态填入1553协议控制芯片。1553物理层收发电路将1553协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，通过1553总线发送到1553相关硬件模块的总线控制器。
获取CANFD节点数据的情况
CPU取出内部RAM中相应节点设备的CANFD回令信息，根据表1中RT->BC消息内容的格式组织1553格式的数据并填入1553协议控制芯片。1553物理层收发电路将1553协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，通过1553总线发送到1553相关硬件模块的总线控制器。
1553总线响应时间短，但成本昂贵；CANFD总线没有明确的响应时间，但成本较低，数据速率相对传统的CAN总线而言具有明显的优势。根据1553总线和CANFD总线各自的特性，由1553总线进行高实时性设备间数据的传输，由CANFD总线进行低实时性设备间数据的传输。通过设计两种总线的转换装置，解决了工业控制系统性能与成本兼顾的问题，同时保障了数据的传输速率。
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 (9)

1.一种1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，包括：1553相关硬件模块、协议转换模块以及CANFD相关硬件模块；
1553相关硬件模块包括1553总线连接的1553总线控制器的BC端以及1553远程终端设备的RT端；协议转换模块分包括：1553收发子模块，由1553物理层收发电路和1553总线协议控制芯片；控制子模块包括CPU及其内部RAM；CANFD收发子模块包括CANFD物理层收发电路和CANFD总线协议控制芯片；
其中，1553相关硬件模块的1553总线控制器向协议转换模块发送一个BC->RT的命令调度消息，1553物理层收发电路将差分信号转换成单端信号后，将消息内容发到1553总线协议芯片；
BC->RT调度消息分为1553总线控制器更新某个CANFD节点的数据的命令以及1553总线控制器获取某个CANFD节点的数据的命令更新CANFD节点数据的情况；
控制子模块判断数据帧，若数据帧头与期望一致，则将命令及指定更新的数据依次填入CANFD协议控制芯片，CANFD物理层收发电路将CANFD协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，并将数据发送到控制子模块的相应CANFD节点设备；
1553相关硬件模块的1553总线控制器向协议转换模块发送一个RT->BC的命令调度消息，1553物理层收发电路将差分信号转换成单端信号后，将消息内容发到1553总线协议芯片；
RT->BC调度消息分为1553总线控制器更新某个CANFD节点数据的回令状态以及1553总线控制器获取某个CANFD节点数据的回令信息。
2.如权利要求1所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，CANFD相关硬件模块指CANFD总线上各个节点设备。
3.如权利要求1所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，控制子模块包括CPU及其内部RAM，由CPU将1553总线协议芯片的消息内容存放在其内部RAM中。
4.如权利要求3所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，CPU根据BC->RT消息内容的格式取出内部RAM中1553格式的数据。
5.如权利要求3所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，CANFD收发子模块接收到相应CANFD节点设备的回令状态后，存入CPU的内部RAM中。
6.如权利要求3所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，CPU根据BC->RT消息内容的格式取出内部RAM中1553格式的数据，若数据帧头与期望一致，则将命令填入CANFD协议控制芯片。
7.如权利要求3所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，CANFD物理层收发电路将CANFD协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，发送到控制子模块的相应CANFD节点设备，CANFD收发子模块接收到相应CANFD节点设备的回令信息后，存入CPU的内部RAM中。
8.如权利要求3所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，CPU根据RT->BC消息内容的格式将相应节点设备的CANFD回令状态填入1553协议控制芯片，1553物理层收发电路将1553协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，通过1553总线发送到1553相关硬件模块的总线控制器。
9.如权利要求3所述的1553总线与CANFD总线的协议转换装置，其特征在于，CPU取出内部RAM中相应节点设备的CANFD回令信息，根据RT->BC消息内容的格式组织1553格式的数据并填入1553协议控制芯片，1553物理层收发电路将1553协议控制芯片的单端信号转换成差分信号，通过1553总线发送到1553相关硬件模块的总线控制器。
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