CN112261333B - 一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法 - Google Patents

一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112261333B
CN112261333B CN202011116752.6A CN202011116752A CN112261333B CN 112261333 B CN112261333 B CN 112261333B CN 202011116752 A CN202011116752 A CN 202011116752A CN 112261333 B CN112261333 B CN 112261333B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
image transmission
bus
state
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011116752.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112261333A (zh
Inventor
魏红艳
魏宏刚
李强
王万平
李江操
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Optics and Electronics of CAS
Original Assignee
Institute of Optics and Electronics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Optics and Electronics of CAS filed Critical Institute of Optics and Electronics of CAS
Priority to CN202011116752.6A priority Critical patent/CN112261333B/zh
Publication of CN112261333A publication Critical patent/CN112261333A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112261333B publication Critical patent/CN112261333B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/76—Television signal recording
    • H04N5/765—Interface circuits between an apparatus for recording and another apparatus
    • H04N5/77—Interface circuits between an apparatus for recording and another apparatus between a recording apparatus and a television camera
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/10—Adaptations for transmission by electrical cable
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/22—Adaptations for optical transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本发明公开了一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，采用命令信息和图像信息分时复用的方案、由远程终端主动向控制系统发起图像传输请求、通过FPGA设计状态机进行时序控制再结合双FIFO缓存图像的模式来实现图像传输。首先由控制系统根据控制需求设置时隙周期，再结合远程终端的图像传输带宽和总线带宽，确定每个时隙周期分配多少带宽给远程终端进行图像传输；然后由远程终端主动发起图像传输请求，控制系统根据时隙是否有空来确认是否可以开始传输；通过基于FPGA的1553IP核实现控制命令的传输和图像传输。本发明不仅提高了图像传输的速率和可靠性，还减轻了控制系统与远程终端之间庞大的接口负担，对于在光纤1553总线中进行图像传输具有很好的使用价值。

Description

一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法
技术领域
本发明涉及图像传输领域，尤其涉及一种在光纤1553数据总线中进行图像传输的方法。
背景技术
数据总线是电子学系统的核心支撑技术，被称为“神经中枢”，实现各设备、模块、部件的有机互联，数据总线的性能直接影响电子学系统的性能，进而决定着整个平台的性能。MIL-STD-1553B数据总线即传统的1553B总线，在机载、舰载和车载等平台中广泛使用，有“一网盖三军”的说法。而随着科学技术的不断发展，新一代平台对实时性及抗干扰的能力要求越来越高，传统1553B总线的1Mbps带宽已不能满足系统间通信的需要，结合光纤通道技术的发展，迫切需要升级为光纤1553总线。
如图1(a)所示，MIL-STD-1553B总线系统由网络控制器BC、远程终端RT和总线监视器BM组成。采用中央集权式的管理方式，BC主动发起总线通讯，RT被动接收并回复，但传统的1553B总线带宽最高为1Mbps，如果远程终端RT需要传输图像信息给控制系统BC，则需要通过其他接口(如LVDS接口)来实现。
如图1(b)所示，光纤1553总线系统由网络控制器NC、网络终端NT和网络监听站点NM组成。光纤1553总线的带宽可以达到8Gbps,这就使得远程终端通过光纤1553总线传输图像信息成为可能，现在还没有通过光纤1553总线进行图像传输的报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种在光纤1553总线系统中进行图像传输的方法，打破了在中央集权式的总线系统中，由控制系统主动发起控制命令传输，远程终端以中断的方式响应控制命令的工作方式。该方法由远程终端主动发起图像传输请求，避免了频繁以中断方式响应控制系统效率低下的问题。该方法的实现不仅极大的提高了图像传输速率和可靠性，还减轻了控制系统与远程终端之间庞大的接口负担。
本发明的技术方案的具体实现为：一种在光纤1553总线中进行图像传输的方法，该方法采用命令信息和图像信息分时复用的方案、由远程终端主动向控制系统发起图像传输请求、通过FPGA设计状态机进行时序控制再结合双FIFO缓存图像的模式来实现图像传输。
上述在光纤1553总线中进行图像传输的方法具体为：通过CameraLink接口接收CMOS相机图像信息，通过FPGA集成1553IP核实现1553总线通信协议，通过FPGA的GTX接口将并行信息转换成高速串行信息，通过光模块将电信号转换成光信号。
上述在光纤1553总线中进行图像传输的方法主要步骤为：
A、首先由控制系统根据控制需求设置时隙周期，再结合远程终端的图像传输带宽和总线带宽，确定每个时隙周期分配多少带宽给远程终端进行图像传输；
B、在1553总线系统中，由远程终端主动发起图像传输请求，控制系统根据时隙是否有空来确认是否可以开始传输；
C、FPGA通过1553IP核实现控制命令的传输，通过设计状态机进行逻辑控制结合双FIFO缓存的模式实现图像传输。
上述技术方案中，所述在光纤1553总线中进行图像传输，实际为使用光纤1553总线同时实现控制命令传输和图像传输。
所述图像信息由CMOS图像传感器产生，帧频固定为10Hz，分辨率固定为1024x1024x14bit。
所述1553IP核由FPGA直接调用，用来实现1553B总线通信协议。
所述光模块为有源连接器内部集成了光电转换电路，可将电信号转换为光信号。
本发明限于无专用芯片实现1553总线通信协议，所有逻辑全部靠FPGA及1553IP核配合完成。
本发明限于所用FPGA带有GTX接口，可将并行数据转换成高速串行数据。
本发明限于1553总线系统中的远程终端向控制系统进行图像传输。
本发明限于图像信息为固定帧频、固定分辨率信息，且控制系统在正常情况下每个控制周期分配给远程终端足够的传输时隙。
有益效果：
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种在光纤1553总线中进行图像传输的方法，实现了在中央集权式的总线系统中远程终端的图像传输，不需要额外的图像传输接口，减轻了系统的接口负担。
2、本发明提供的这种在光纤1553总线中进行图像传输的方法，极大的提高了图像传输速率，对于大数据量的图像传输具有很好的实用价值。
3、本发明提供的这种在光纤1553总线中进行图像传输的方法，具有很强的抗干扰性和可靠性，对于对误码率要求较高的数据传输具有很好的实用价值。
附图说明
图1(a)为MIL-STD-1553总线系统组成示意图；
图1(b)为光纤1553总线系统组成示意图；
图2为本发明提供的光纤1553图像传输数据流图；
图3为本发明提供的图像传输步骤示意图；
图4为本发明提供的图像传输控制状态机处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图2所示，本发明的光纤1553图像传输系统，通过CameraLink接口接收CMOS相机图像信息，通过FPGA集成1553IP核实现1553总线通信协议，通过FPGA的GTX接口将并行信息转换成高速串行信息，通过光模块将电信号转换成光信号，从而完成在光纤1553总线中进行高帧频图像信息的传输。
以下结合附图，分模块对本发明光纤1553图像传输系统作进一步详述。所述光纤1553图像传输系统包括：相机模块、DSP模块、FPGA模块、光模块、光网络；
1为相机模块：相机模块集成CMOS探测器，完成光信号到电信号的转换，图像信息通过CameraLink接口输入给FPGA模块。
2为DSP模块：通过EMIF接口与FPGA连接，用以接收并响应控制系统发送的控制命令。
3为FPGA模块：通过EMIF接口与DSP连接，用以传输控制命令及回令；6所示的CameraLink接口用来接收相机图像数据；7所示的图像处理模块添加帧号和行号用以故障定位；11所示的GTX接口与光模块连接，实现图像数据的高速传输；FPGA还集成10所示的1553IP核，负责实现1553通信协议,IP核IMGNC接口内置FIFO2与8所示FIFO1组成双缓存模式实现图像的有效传输；
4为光模块，将电信号转换成光信号后通过光纤网络传输。
5为光网络，实现光信号的可靠传输。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明的核心思想是：采用FPGA设计状态机进行时序控制的方法，结合双FIFO缓存的机制，实现在光纤1553总线中进行高帧频图像信息的传输。
如图3所示，根据本发明的一个实施例，利用本发明的光纤1553图像传输系统进行图像传输，具体步骤包括：
步骤(A1)、制定分时复用方案。由控制系统根据控制命令需求制定时隙周期，结合远程终端的峰值带宽和总线带宽，进行合理的时隙分配，确定每个周期分配多少时隙给远程终端。
步骤(A2)、远程终端通过CameraLink接口接收到图像信息后主动发起1帧图像的传输请求，然后等待控制系统确认，待控制系统确认后开始启动图像传输，控制系统根据控制需求控制时序和图像发送速率。
步骤(A3)、控制命令和图像信息分开处理。控制系统发送控制命令时，FPGA通过1553IP核接收控制命令,然后通过EMIF接口发送至DSP，DSP将控制命令回令返回至FPGA，由控制系统通过1553IP核取走；而开始图像传输后缓存在FIFO中的图像信息则通过IMGNC接口由控制系统取走。
步骤(A4)、双FIFO缓存。IP核IMGNC接口内置FIFO2，与FIFO1组成双FIFO模式来缓存图像信息。
步骤A5、设计状态机。通过设计状态机进行时序控制串联相机图像采集时序、图像传输时序、FIFO控制时序、图像复位时序等4条不相关时序线，实现图像数据的实时有序流动。
为了进一步详细说明，步骤(A4)中双FIFO缓存，FIFO2为IP核IMGNC接口内置FIFO，图像传输请求通过前，即时隙不空，图像缓存至该FIFO2，图像传输请求通过后，即时隙有空，控制系统将该FIFO2内数据取走。第二个FIFO即FIFO1，当FIFO2存满时,图像缓存至该FIFO1，根据控制系统分配的时隙设置该FIFO1大小。
为了进一步详细说明，步骤(A5)中设计状态机串联4条不相关时序线具体方法，本发明对此进行实例说明：
如图4所示，状态机分为5个流程，状态D1为初始(IDLE)状态，完成寄存器和存储器的初始化，确认图像传输以一帧为单位，这样可以有效利用帧消隐的时间；状态D2为复位(RESET)状态，开始图像传输之前先复位FIFO1和FIFO2来隔离错误，保证错误不向后续帧扩散；状态D3为启动(TRIG)状态，即主动发起图像传输请求信号，然后等待确认信号(即控制系统的时隙有空)；状态D4为传输(FIFO_WR)状态，收到确认信号后开启图像传输，将FIFO1内图像数据写入FIFO2中。在下一帧图像来临前判断图像是否正常传输完毕，传输完毕则跳转至启动TRIG状态，异常则跳转至复位(RESET)状态进行复位。状态D5为错误(ERR_PROC)状态，该状态跳转至初始(IDLE)状态，重新开启图像传输。
至此，完成在光纤1553总线中的图像传输。
本发明提供的在分时复用光纤总线及远程终端主动发起图像传输的方案基础上，通过FPGA设计状态机进行逻辑控制，结合双FIFO缓存的模式，实现在光纤1553总线系统中的图像传输。这种方法简单可行，随着光纤1553总线的逐步代替MIL-STD-1553总线，对于需要在光纤1553总线系统中进行图像传输具有很好的实用价值。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：图像信息和命令信息分时占用总线带宽、由远程终端主动向控制系统发起图像传输请求、通过FPGA设计状态机进行时序控制再结合双FIFO缓存图像的模式来实现图像传输，具体包括：
A、首先由控制系统根据控制需求设置时隙周期，再结合远程终端的图像传输带宽和总线带宽，确定每个时隙周期分配多少带宽给远程终端进行图像传输；
B、在1553总线系统中，由远程终端主动发起图像传输请求，控制系统根据时隙是否有空来确认是否可以开始传输；
C、通过基于FPGA的1553IP核实现控制命令的传输，通过设计状态机进行逻辑控制结合双FIFO缓存的模式实现图像传输。
2.根据权利要求1所述的一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：
所述步骤A中，FPGA通过CameraLink接口接收CMOS相机图像信息，通过FPGA集成1553IP核实现1553总线通信协议，通过FPGA的GTX接口将并行信息转换成高速串行信息，通过光模块将电信号转换成光信号。
3.根据权利要求1中所述的一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：
所述步骤B中，由远程终端主动发起图像传输请求，远程终端以一帧为单位发送图像传输请求，有效利用帧消隐的时间进行图像传输。
4.根据权利要求1所述的一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：
所述步骤C所述的双FIFO缓存的模式，FIFO1针对图像信息进行缓存，当FIFO2存满时,图像缓存至FIFO1，根据控制系统分配的时隙设置FIFO1大小；FIFO2针对控制系统取图像进行缓存,FIFO2为IP核IMGNC接口内置FIFO，图像传输请求通过前，即时隙不空，图像缓存至该FIFO2，图像传输请求通过后，即时隙有空，控制系统将该FIFO2内数据取走。
5.根据权利要求1所述的一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：
所述步骤C所述的通过FPGA设计状态机进行逻辑控制实现图像传输，图像信息为固定帧频、固定分辨率信息、通过FPGA设计状态机将图像信息、FIFO1、FIFO2、控制系统的时序串联起来实现图像信息的有序传输。
6.根据权利要求1所述的一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：
所述步骤C通过FPGA设计状态机进行逻辑控制实现图像传输的方法，通过单帧复位来隔离错误，保证突发的控制流时隙不够的情况或者图像传输错误下，后续图像信息的正常传输。
7.根据权利要求1所述的一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：其中步骤C所述的通过FPGA设计状态机进行逻辑控制实现图像传输的方法，通过每帧图像加帧号、每行图像加行号定位传输故障。
8.根据权利要求1所述的一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法，其特征在于：其中状态机分为5个流程状态，状态D1为初始(IDLE)状态，完成寄存器和存储器的初始化，确认图像传输以一帧为单位，这样能有效利用帧消隐的时间；状态D2为复位(RESET)状态，开始图像传输之前先复位FIFO1和FIFO2来隔离错误，保证错误不向后续帧扩散；状态D3为启动(TRIG)状态，即主动发起图像传输请求信号，然后等待确认信号即控制系统的时隙有空；状态D4为传输(FIFO_WR)状态，收到确认信号后开启图像传输，将FIFO1内图像数据写入FIFO2中；在下一帧图像来临前判断图像是否正常传输完毕，传输完毕则跳转至启动TRIG状态，异常则跳转至复位(RESET)状态进行复位；状态D5为错误(ERR_PROC)状态，该状态跳转至初始(IDLE)状态，重新开启图像传输。
CN202011116752.6A 2020-10-19 2020-10-19 一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法 Active CN112261333B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011116752.6A CN112261333B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011116752.6A CN112261333B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112261333A CN112261333A (zh) 2021-01-22
CN112261333B true CN112261333B (zh) 2022-07-29

Family

ID=74244852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011116752.6A Active CN112261333B (zh) 2020-10-19 2020-10-19 一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112261333B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113141487A (zh) * 2021-04-13 2021-07-20 合肥宏晶微电子科技股份有限公司 视频传输模组、方法、显示装置和电子设备
CN114201429A (zh) * 2021-09-03 2022-03-18 北京航天长征飞行器研究所 一种基于dsp的1553b总线通讯系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102421667A (zh) * 2009-03-11 2012-04-18 空中客车营运有限公司 根据集成模块化航空电子设备架构实现的分布式飞行控制系统
CN103823784A (zh) * 2014-03-24 2014-05-28 上海航天电子通讯设备研究所 一种基于fpga的fc-ae-1553总线控制器
CN107786243A (zh) * 2017-09-29 2018-03-09 北京联诚智航科技有限公司 基于跳频tdma组网通信系统的压缩视频传输系统及方法
CN109246013A (zh) * 2018-09-18 2019-01-18 桂林电子科技大学 一种fc-ae-1553交换型网络中的路由方法
CN109587029A (zh) * 2018-11-29 2019-04-05 北京计算机技术及应用研究所 Fc-ae-1553总线与mil-std-1553b总线非透明桥接系统
CN110188054A (zh) * 2019-05-27 2019-08-30 中国航空无线电电子研究所 1553总线网络产品
CN111509537A (zh) * 2020-03-27 2020-08-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种全光纤超短脉冲锁模激光产生方法及激光器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10952243B2 (en) * 2018-04-10 2021-03-16 Nio Usa, Inc. Method, system and device for network communications within a vehicle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102421667A (zh) * 2009-03-11 2012-04-18 空中客车营运有限公司 根据集成模块化航空电子设备架构实现的分布式飞行控制系统
CN103823784A (zh) * 2014-03-24 2014-05-28 上海航天电子通讯设备研究所 一种基于fpga的fc-ae-1553总线控制器
CN107786243A (zh) * 2017-09-29 2018-03-09 北京联诚智航科技有限公司 基于跳频tdma组网通信系统的压缩视频传输系统及方法
CN109246013A (zh) * 2018-09-18 2019-01-18 桂林电子科技大学 一种fc-ae-1553交换型网络中的路由方法
CN109587029A (zh) * 2018-11-29 2019-04-05 北京计算机技术及应用研究所 Fc-ae-1553总线与mil-std-1553b总线非透明桥接系统
CN110188054A (zh) * 2019-05-27 2019-08-30 中国航空无线电电子研究所 1553总线网络产品
CN111509537A (zh) * 2020-03-27 2020-08-07 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种全光纤超短脉冲锁模激光产生方法及激光器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FC-AE节点卡控制软件设计;李运凯;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20180815(第8期);C031-21 *
基于FC-AE-1553总线的箭载测试系统高速互联技术研究;杜玲;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20150215(第2期);C031-633 *
微波应答机地面测控系统研制;徐东东;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20160215(第2期);C031-407 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112261333A (zh) 2021-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112261333B (zh) 一种通过光纤1553总线进行图像传输的方法
EP0815688B1 (en) Machine vision control system
EP0372765B1 (en) Methods and apparatus for performing restricted token operations on an FDDI network
CN103049414A (zh) Fc总线与can总线间数据的转换及传输方法
CN106598889A (zh) 一种基于fpga夹层板的sata主控器
CN108696727A (zh) 工业相机
CN112702581A (zh) 视频采集电路
CN111611187B (zh) 一种针对CHI总线的通用协议转换桥及SoC
CN110212983A (zh) 一种fc信号和以太网信号的转换方法及装置
CN103178872A (zh) 通过以太网延长usb系统传输距离的方法及装置
CN103049413B (zh) 基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法
CN108462620B (zh) 一种吉比特级SpaceWire总线系统
CN112082436A (zh) 一种运载火箭遥测系统
CN113132552B (zh) 视频流处理方法及装置
CN104660989B (zh) 一种基于FPGA的光纤转全配置型Camera link实时图像光端机
CN108415870A (zh) 一种多通道高速数据分发装置
CN210578638U (zh) 一种5g客户前端设备
CN208890933U (zh) 工业相机
CN112260760A (zh) 一种基于光环路的核电厂分布式控制系统现场总线系统
CN108966056B (zh) 一种用于可调谐光装置的控制装置与方法
EP4322016A1 (en) Integrated circuit, and data processing apparatus and method
CN107911288B (zh) 列车通信网卡及列车控制管理系统
CN110213168A (zh) 一种fc转以太网的数据转换流量控制方法及装置
EP2775678B1 (en) Diagnostic port for inter-switch and node link testing in electrical, optical and remote loopback modes
CN112468162A (zh) 双发万兆网中频信号处理机和双路径系统及数据传输方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant