CN113572672B - Fc-ae-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统 - Google Patents

Fc-ae-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及FC‑AE‑1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，属于FC‑AE‑1553总线和串口通讯技术领域；包括主控制器模块、光纤交换机、桥接器模块和通用异步收发装置；根据主控制器模块每次读取桥接器模块数据缓冲区中的数据长度，合理设计串口通讯协议中每种报文的长度，能够有效避免出现主控制器模块读取桥接器模块数据缓冲区中数据超时现象，完美解决了“命令/响应”通讯方式与“对等收发”通讯方式的兼容性问题；采用中断进行数据接收，能够提高数据接收的实时性；同时，该方法具有较高的容错性能，不仅能够正确处理多个报文长度、数据帧头和数据帧尾均不相同的正常串口报文，而且能够正确处理各种异常报文。

Description

FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理 系统
技术领域
本发明属于FC-AE-1553总线和串口通讯技术领域，涉及FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统。
背景技术
FC-AE-1553总线是MIL-STD-1553B总线在带宽、地址空间和数据传输量上的扩展，其目的是更好地支持航电系统中各元素之间的通信。FC-AE-1553总线协议定义了一种命令/响应式的总线，采用光纤通道技术，一般由网络控制器、网络终端、光纤通道网络自身、FC-AE-1553总线桥以及MIL-STD-1553B总线组成。
串行接口是计算机应用系统中的常用接口，串口通讯是指外设和计算机之间通过数据信号线、地线和控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。串行通讯是一种对等通讯，数据发送方和数据接收方按照各自通讯频率进行数据收发控制。
在航电系统的桥接器中将FC-AE-1553协议与通用异步收发装置实现桥接，主控制器模块通过光纤交换机向桥接器中的NT设备发送数据，NT设备将收到的数据通过串行接口向通用异步收发装置转发；通用异步收发装置通过串行接口向桥接器中的NT设备发送数据，NT设备将收到的数据通过光纤交换机向主控制器模块转发。
由于“命令/响应”通讯方式与“对等收发”通讯方式在通讯机制上是不兼容的，因此，为实现FC-AE-1553协议与通用异步收发装置之间的桥接，必须解决好命令/响应通讯方式与对等收发通讯方式的“合理共存”问题，否则就会出现主控制器模块接收到错误的数据报文，导致主控制器模块和通用异步收发装置通讯超时或失败。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，通过设计合理的通讯报文长度和主控制器模块控制命令的发送频率，保证主控制器模块接收串口数据的正确性。
本发明解决技术的方案是：
FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，包括主控制器模块、光纤交换机、桥接器模块和通用异步收发装置；
主控制器模块：生成FC-AE-1553控制指令，通过FC-AE-1553总线将FC-AE-1553控制指令发送至光纤交换机；接收光纤交换机传来的FC-AE-1553反馈数据；完成串口数据接收；
光纤交换机：接收主控制器模块传来的FC-AE-1553控制指令，将FC-AE-1553控制指令转发至桥接器模块；接收桥接器模块传来的FC-AE-1553反馈数据，将FC-AE-1553反馈数据通过FC-AE-1553总线发送给主控制器模块；
桥接器模块：接收光纤交换机传来的FC-AE-1553控制指令，将FC-AE-1553控制指令经过RS-422A协议转换后生成串口数据指令，将串口数据指令通过RS-422A接口发送至通用异步收发装置；接收通用异步收发装置传来的串口反馈数据，将串口反馈数据经FC-AE-1553协议转换后生成FC-AE-1553反馈数据，并将FC-AE-1553反馈数据通过FC-AE-1553总线发送至光纤交换机；
通用异步收发装置：接收桥接器模块传来的串口数据指令，生成串口反馈数据，将串口反馈数据通过RS-422A接口发送至桥接器模块。
在上述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，主控制器模块每次读取桥接器模块中的数据长度为固定值L，L>0；RS-422A协议中每种数据报文的长度为长度L的正整数倍，实现防止出现主控制器模块读取桥接器模块数中数据超时现象。
在上述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，主控制器模块发送控制命令的频率大于通用异步收发装置发送串口反馈数据的频率。
在上述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，主控制器模块发送控制命令的发送时间间隔小于通用异步收发装置接收串口数据指令的超时时间。
在上述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，当桥接器模块接收通用异步收发装置传来的串口反馈数据时，中断主控制器模块中的寄存器；通过主控制器模块中的寄存器读取桥接器模块中的串口反馈数据，完成串口数据接收。
在上述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，对主控制器模块发送指令和接收数据的结构体进行配置，具体方法为：
当主控制器模块发送FC-AE-1553控制指令时，FC-AE-1553控制指令的源地址为主控制器模块的端口ID，目的地址为桥接器模块的端口ID，运行时间为1ms；
当主控制器模块接收FC-AE-1553反馈数据时，FC-AE-1553反馈数据的源地址为桥接器模块的端口ID，目的地址为主控制器模块的端口ID，运行时间为1ms。
在上述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，主控制器模块接收FC-AE-1553反馈数据后，根据FC-AE-1553反馈数据的数据帧格式，对FC-AE-1553反馈数据进行内容解析和拼包处理。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明根据主控制器模块每次读取桥接器模块数据缓冲区中的数据长度，合理设计串口通讯协议中每种报文的长度，能够有效避免出现主控制器模块读取桥接器模块数据缓冲区中数据超时现象，完美解决了“命令/响应”通讯方式与“对等收发”通讯方式的兼容性问题；
(2)本发明采用中断进行数据接收，能够提高数据接收的实时性；同时，该方法具有较高的容错性能，不仅能够正确处理多个报文长度、数据帧头和数据帧尾均不相同的正常串口报文，而且能够正确处理各种异常报文(有数据帧头无数据帧尾、多个数据帧头或数据帧尾、有效数据内容与帧头帧尾相同等)。
附图说明
图1为本发明串口接收处理系统示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明提供了一种FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，通过设计合理的通讯报文长度和主控制器模块控制命令的发送频率，保证了主控制器模块和通用异步收发装置能够正常通讯，并提高主控制器模块和通用异步收发装置通讯传输的可靠性。
FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，如图1所示，具体包括主控制器模块、光纤交换机、桥接器模块和通用异步收发装置。
主控制器模块：生成FC-AE-1553控制指令，通过FC-AE-1553总线将FC-AE-1553控制指令发送至光纤交换机；接收光纤交换机传来的FC-AE-1553反馈数据；完成串口数据接收。
光纤交换机：接收主控制器模块传来的FC-AE-1553控制指令，将FC-AE-1553控制指令转发至桥接器模块；接收桥接器模块传来的FC-AE-1553反馈数据，将FC-AE-1553反馈数据通过FC-AE-1553总线发送给主控制器模块。
桥接器模块：接收光纤交换机传来的FC-AE-1553控制指令，将FC-AE-1553控制指令经过RS-422A协议转换后生成串口数据指令，将串口数据指令通过RS-422A接口发送至通用异步收发装置；接收通用异步收发装置传来的串口反馈数据，将串口反馈数据经FC-AE-1553协议转换后生成FC-AE-1553反馈数据，并将FC-AE-1553反馈数据通过FC-AE-1553总线发送至光纤交换机。
通用异步收发装置：接收桥接器模块传来的串口数据指令，生成串口反馈数据，将串口反馈数据通过RS-422A接口发送至桥接器模块。
桥接器模块通过串行接口将通用异步收发装置发送的串口数据保存在桥接器模块数据缓冲区中，主控制器模块通过NT->NC控制命令读取桥接器模块数据缓冲区中的数据，完成串口数据的接收。由于主控制器模块每次读取桥接器模块数据缓冲区中的数据长度不固定，一旦某一时刻桥接器模块数据缓冲区中的有效数据长度小于本次主控制器模块要读取的数据长度时，就会出现主控制器模块读取桥接器模块数据缓冲区中数据超时现象。为避免数据读取超时，需要合理设计串口通讯协议中每种报文的长度。
设置主控制器模块每次读取桥接器模块中的数据长度为固定值L，L>0；RS-422A协议中每种数据报文的长度为长度L的正整数倍，实现防止出现主控制器模块读取桥接器模块数中数据超时现象。
由于在串口通讯协议中规定了通讯波特率，因此，为了避免出现主控制器模块未能及时读取桥接器模块数据缓冲区中数据导致数据缓冲区中数据丢失或被覆盖的现象，需要在主控制器模块设计合理的“NT->NC控制命令”发送频率。
主控制器模块发送控制命令的频率大于通用异步收发装置发送串口反馈数据的频率。主控制器模块发送控制命令的发送时间间隔小于通用异步收发装置接收串口数据指令的超时时间。
为了避免出现主控制器模块未能及时读取桥接器模块数据缓冲区中数据导致数据缓冲区中数据丢失或被覆盖的现象，需要在主控制器模块设计合理的“NT->NC控制命令”发送频率。
通用异步收发装置通过串行接口向桥接器模块设备发送数据，数据发送的频率可能是周期性的，也可能是消息突发方式的。因此，主控制器模块发送“NT->NC控制命令”的频率应该大于通用异步收发装置发送串口反馈数据的频率，该命令的发送时间间隔应该小于通用异步收发装置接收串口数据指令的超时时间。在满足上述条件的情况下，该数据发送的频率也不应该设置过快，否则会增加FC-AE-1553总线负荷。
当桥接器模块接收通用异步收发装置传来的串口反馈数据时，中断主控制器模块中的寄存器；通过主控制器模块中的寄存器读取桥接器模块中的串口反馈数据，完成串口数据接收。
对主控制器模块发送指令和接收数据的结构体进行配置，具体方法为：
当主控制器模块发送FC-AE-1553控制指令时，FC-AE-1553控制指令的源地址为主控制器模块的端口ID，目的地址为桥接器模块的端口ID，运行时间为1ms；
当主控制器模块接收FC-AE-1553反馈数据时，FC-AE-1553反馈数据的源地址为桥接器模块的端口ID，目的地址为主控制器模块的端口ID，运行时间为1ms。
主控制器模块接收FC-AE-1553反馈数据后，根据FC-AE-1553反馈数据的数据帧格式，对FC-AE-1553反馈数据进行内容解析和拼包处理。
在主控制器模块配置发送和接收消息的数据结构体，完成数据接收，具体为：
(1)在系统初始化时，首先根据串口通讯的通道个数在FC-AE-1553消息协议栈中配置每个通道的接收和发送消息数据结构。
当消息类型为NC->NT时，该条消息的源地址为主控制器模块口ID，目的地址为桥接器模块的端口ID，源子地址为0，目的子地址为2(源子地址和目的子地址可根据实际项目需求设置)，设置消息运行时间为1ms(该参数可根据通讯波特率和报文长度设置)。
当消息类型为NT->NC时，该条消息的源地址为桥接器模块的端口ID，目的地址为主控制器模块口ID，源子地址为8，目的子地址为0(源子地址和目的子地址可根据实际项目需求设置)，设置消息运行时间为1ms(该参数可根据通讯波特率和报文长度设置)。
(2)在程序中创建两个任务A和B，任务A用来定时发送NT->NC类型的消息，该任务的执行周期按照步骤S2中的要求进行设置，任务B用来处理通过中断接收到的串口数据，任务B的优先级高于任务A的优先级。
(3)一旦桥接器模块收到一条通用异步收发装置发送的串口数据报文，程序会以中断的方式通知主控制器模块。中断程序通过消息队列将收到的消息发送给任务B。任务B从消息队列出取出接收到的串口数据报文，并判断主控制器模块中断状态寄存器状态。在主控制器模块中断状态寄存器状态均正常的情况下，主控制器模块读取桥接器模块数据缓冲区中数据，完成串口接收工作。
需要注意的是，主控制器模块每次读取桥接器模块数据缓冲区中数据长度均为L。为了收到完整的数据报文，需要连续调用几次消息接收函数。同时，根据串口数据报文的数据帧格式对接收到的报文进行内容解析和拼包处理。该方法在接收处理多种长度不同的串口数据报文时具有较高的容错能力。
本发明根据主控制器模块每次读取桥接器模块数据缓冲区中的数据长度，合理设计串口通讯协议中每种报文的长度，能够有效避免出现主控制器模块读取桥接器模块数据缓冲区中数据超时现象，完美解决了“命令/响应”通讯方式与“对等收发”通讯方式的兼容性问题；同时本发明采用中断进行数据接收，能够提高数据接收的实时性；同时，该方法具有较高的容错性能，不仅能够正确处理多个报文长度、数据帧头和数据帧尾均不相同的正常串口报文，而且能够正确处理各种异常报文(有数据帧头无数据帧尾、多个数据帧头或数据帧尾、有效数据内容与帧头帧尾相同等)。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，其特征在于：包括主控制器模块、光纤交换机、桥接器模块和通用异步收发装置；
主控制器模块：生成FC-AE-1553控制指令，通过FC-AE-1553总线将FC-AE-1553控制指令发送至光纤交换机；接收光纤交换机传来的FC-AE-1553反馈数据；完成串口数据接收；
光纤交换机：接收主控制器模块传来的FC-AE-1553控制指令，将FC-AE-1553控制指令转发至桥接器模块；接收桥接器模块传来的FC-AE-1553反馈数据，将FC-AE-1553反馈数据通过FC-AE-1553总线发送给主控制器模块；
桥接器模块：接收光纤交换机传来的FC-AE-1553控制指令，将FC-AE-1553控制指令经过RS-422A协议转换后生成串口数据指令，将串口数据指令通过RS-422A接口发送至通用异步收发装置；接收通用异步收发装置传来的串口反馈数据，将串口反馈数据经FC-AE-1553协议转换后生成FC-AE-1553反馈数据，并将FC-AE-1553反馈数据通过FC-AE-1553总线发送至光纤交换机；
通用异步收发装置：接收桥接器模块传来的串口数据指令，生成串口反馈数据，将串口反馈数据通过RS-422A接口发送至桥接器模块；
主控制器模块每次读取桥接器模块中的数据长度为固定值L，L>0；RS-422A协议中每种数据报文的长度为长度L的正整数倍，实现防止出现主控制器模块读取桥接器模块数中数据超时现象；
主控制器模块发送控制命令的频率大于通用异步收发装置发送串口反馈数据的频率。
2.根据权利要求1所述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，其特征在于：主控制器模块发送控制命令的发送时间间隔小于通用异步收发装置接收串口数据指令的超时时间。
3.根据权利要求2所述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，其特征在于：当桥接器模块接收通用异步收发装置传来的串口反馈数据时，中断主控制器模块中的寄存器；通过主控制器模块中的寄存器读取桥接器模块中的串口反馈数据，完成串口数据接收。
4.根据权利要求3所述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，其特征在于：对主控制器模块发送指令和接收数据的结构体进行配置，具体方法为：
当主控制器模块发送FC-AE-1553控制指令时，FC-AE-1553控制指令的源地址为主控制器模块的端口ID，目的地址为桥接器模块的端口ID，运行时间为1ms；
当主控制器模块接收FC-AE-1553反馈数据时，FC-AE-1553反馈数据的源地址为桥接器模块的端口ID，目的地址为主控制器模块的端口ID，运行时间为1ms。
5.根据权利要求4所述的FC-AE-1553总线协议桥接通用异步收发装置的串口接收处理系统，其特征在于：主控制器模块接收FC-AE-1553反馈数据后，根据FC-AE-1553反馈数据的数据帧格式，对FC-AE-1553反馈数据进行内容解析和拼包处理。
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