CN114697153B - 一种通过光纤实现a429总线超长距离传输的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种A429总线超长距离传输的方法，基于FPGA芯片对A429总线信号进行光电信号转换与传输控制来实现A429总线信号超长距离传输，具体实现步骤如下：步骤一：FPGA芯片通过外部接口获取通道收发配置与发送波特率大小；步骤二：A429总线信号接收译码；步骤三：Aurora IP将译码后数据依据数据流模式发送并通过光纤传送；步骤四：Aurora IP将光纤传送的数据依据数据流模式接收；步骤五：将Aurora IP接收的数据解码成A429信号；步骤六：解码后数据通过整波处理编码发送。该方案使用硬件芯片FPGA来处理A429总线信号并以光信号传输，提高了A429总线传输距离并保证总线信号传输的实时性与正确性。
Description
所属技术领域
本发明属于航空电子技术领域，特别涉及一种A429总线超长距离传输的方法。
背景技术
A429总线全称ARINC429总线，A429总线是飞机内部时分制命令、响应式多路复用数据总线。A429总线具有结构简单、性能稳定、抗干扰能力强的特点。A429总线采用非集中控制、传输可靠、错误隔离性好。目前已被广泛的应用到航空、航天、舰船、导弹等领域。
目前，国内常见的A429总线通信板卡受A429总线传输距离的限制，不能进行信号的长距离传输，最远距离也不过几百米。而随着数字化进程的推进和智能化的发展，工业和航空领域对A429总线通信的距离也有了新的要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决在A429总线信号在传输过程中，现有总线信号传输受限于传输距离，难以使用在较远距离通讯的环境。为了实现上述目的，本发明提供了一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法。
本发明的设计方案是：
一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：基于FPGA芯片对A429总线信号进行光电信号转换与传输控制来实现A429总线信号超长距离传输，具体实现步骤如下：
步骤一：FPGA芯片通过外部接口获取通道收发配置与A429信号发送波特率大小；
步骤二：将A429总线接收到的波形信号通过判断跳变沿的方式按位转化成二进制数字信号，并将多路A429信号转化成二进制数据进行合并，转换为1路32bit数字信号的处理；
步骤三：Aurora IP将1路32bit数字信号进行8b/10b编码和并行数据转串行数据处理，再通过光纤传送；
步骤四：Aurora IP将光纤传送的数据通过串行转并行和8b/10b解码，成为1路32bit数字信号；
步骤五：将Aurora IP接收的数据解码成A429信号；
步骤六：将A429信号按照设置的A429信号发送波特率重新计时发送，防止传输的A429总线信号脉宽不稳定。
该方案使用硬件芯片FPGA来处理A429总线信号并以光信号传输，提高了A429总线传输距离并保证总线信号传输的实时性与正确性。
如上所述的一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：FPGA芯片通过外部接口获取通道收发配置与A429信号发送波特率大小具体方式包括：
步骤一：A429总线信号通信开始前，通过RS232接口发送特定帧格式进行数据交互；
步骤二：FPGA芯片对接收到的数据帧进行CRC校验，判断数据帧正确性；
步骤三：若数据帧判断错误，丢弃该帧数据；若数据帧验证正确后，依据数据帧配置通道信号为接收通道或者为发送通道，并配置对应通道A429信号发送波特率。
如上所述的一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：将A429总线接收到的波形信号通过判断跳变沿的方式按位转化成二进制数字信号，并将多路A429信号转化成二进制数据进行合并，转换为1路32bit数字信号的处理包括以下步骤：
步骤一：根据传输控制数据帧内数据内容设定通道为接收；
步骤二：检测A429信号总线波形后，对信号进行跳变沿判断采集，若满足则将采集数据保存；若不满足便不进行数据采集；
步骤三：采集多路A429总线数据转换为1路32bit数字信号，其中数据格式包含通道有效位与通道数据位。
如上所述的一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：Aurora IP将1路32bit数字信号进行8b/10b编码和并行数据转串行数据处理，再通过光纤传送包括以下步骤：
步骤一：Aurora IP对1路32bit数字信号进行8b/10b编码处理，和并行转串行处理；
步骤二：Aurora IP将上述处理后的1路串行数据转为光信号并传输。
如上所述的一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：Aurora IP将光纤传送的数据通过串行转并行和8b/10b解码，成为1路32bit数字信号包括以下步骤：
步骤一：Aurora IP对1路光信号进行处理，转换为1路串行信号；步骤二：AuroraIP将1路串行信号按照8b/10b解码成1路32bit数字信号。
如上所述的一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：将Aurora IP接收的数据解码成A429信号包括以下步骤：
步骤一：根据传输控制数据帧内数据内容设定通道为发送；
步骤二：将1路32bit数字信号按照格式解析为通道A429信号使能位与数据位；
步骤三：对多路A429总线数据缓存至FIFO。
如上所述的一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：将A429信号按照设置的A429信号发送波特率重新计时发送，防止传输的A429总线信号脉宽不稳定包括以下步骤：
步骤一：根据传输控制数据帧内数据内容设定通道发送波特率大小；步骤二：读取缓存FIFO中的数据；
步骤三：延时1/4波特率时长，采集解码后A429信号中值数据；
步骤四：严格按照设置发送波特率大小，计时发送。
本发明的有益效果是：
通过硬件FPGA芯片对A429总线信号的处理控制，将A429总线信号转变为光信号来实现超长距离的A429信号传输。光信号通过光纤传输延迟性小，能够实现A429信号的实时发送，同时通过解码整波的方式可确保输出A429信号的正确性。
附图说明
图1为本发明A29信号光电转换流程图。
图2为本发明传输控制流程图。
图3为本发明A429信号接口模块结构框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明提供一种A429总线超长距离传输的方法做出进一步详细描述。
A429总线信号超长距离传输通信开始前对通道收发使能与波特率配置如图2所示，具体配置处理过程：
步骤一，系统正常工作后，判断接收到数据是否为接收配置命令帧，如果不满足判断条件，则继续等待接收配置文件命令帧；如果满足判断条件，则执行下一步；
步骤二，满足上述判断条件后，接收配置文件的数据帧；
步骤三，判断文件是否发送完毕，如果发送文件已完成执行步骤四；如果发送文件未完成执行步骤二；
步骤四，判断文件发送完毕后5s内是否接收到配置文件的检验和帧，如果满足判断条件执行步骤五；如果不满足执行步骤七；
步骤五，接收配置文件的数据帧进行CRC检验，并与配置文件中检验和帧作比较，如果两者相同执行步骤六；如果两者不相等执行步骤七；
步骤六，配置文件正常，状态位置1标识配置数据正常；
步骤七，配置文件错误，状态位置0标志配置数据错误。
A429总线信号超长距离传输对A429接口接收译码方式如图3所示，具体处理过程：
步骤一，接收控制模块中接收寄存器中保存配置该通道的信息；
步骤二，依据接收寄存器中配置信息设置通道是否接收A429信号；
步骤三，若通道不接收A429信号，则不对数据接收译码；若设置为接收模式，则执行步骤四；
步骤四，接收译码模块接收A429信号并对其跳变沿进行延时6个100MHz时钟周期的采样处理；
步骤五，整合多个通道采集到的数据缓存至接收FIFO。
A429总线信号超长距离传输对A429接口发送编码方式如图3所示，具体处理过程：
步骤一，发送控制模块中发送寄存器中保存配置该通道的信息；
步骤二，依据发送寄存器中配置信息设置通道是否发送A429信号；
步骤三，若通道不发送A429信号，则不对数据发送编码，若设置为发送模式，则执行步骤四；
步骤四，依据发送寄存器中发送波特率设置的数值对该通道进行配置；
步骤五，自发送FIFO中读取A429信号数据；
步骤六，发送编码模块对A429信号延时3/4波特率位时后进行采样；
步骤七，依据设置的发送波特率大小进行发送。
A429总线信号超长距离传输流程如图1所示，首先A429信号经逻辑转换接收解码，然后将电信号转变为光信号并由光纤传输。同时另一端通过光纤接收数据并将光信号转变为电信号，接着对接收数据进行波形处理后发送。
依上所述本发明A429信号传输延时＝转换延时+光纤传输延时＝3/4位时+光纤传输延时。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：基于FPGA芯片对A429总线信号进行光电信号转换与传输控制来实现A429总线信号超长距离传输，具体实现步骤如下：
步骤一：FPGA芯片通过外部接口获取通道收发配置与A429信号发送波特率大小；
步骤二：将A429总线接收到的波形信号通过判断跳变沿的方式按位转化成二进制数字信号，并将多路A429信号转化成二进制数据进行合并，转换为1路32bit数字信号的处理；
步骤三：Aurora IP将1路32bit数字信号进行8b/10b编码和并行数据转串行数据处理，再通过光纤传送；
步骤四：Aurora IP将光纤传送的数据通过串行转并行和8b/10b解码，成为1路32bit数字信号；
步骤五：将Aurora IP接收的数据解码成A429信号；
步骤六：将A429信号按照设置的A429信号发送波特率重新计时发送，防止传输的A429总线信号脉宽不稳定。
2.依据权利要求1所述一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：FPGA芯片通过外部接口获取通道收发配置与A429信号发送波特率大小具体方式包括：
步骤一：A429总线信号通信开始前，通过RS232接口发送特定帧格式进行数据交互；
步骤二：FPGA芯片对接收到的数据帧进行CRC校验，判断数据帧正确性；
步骤三：若数据帧判断错误，丢弃该帧数据；若数据帧验证正确后，依据数据帧配置通道信号为接收通道或者为发送通道，并配置对应通道A429信号发送波特率。
3.依据权利要求1所述一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：将A429总线接收到的波形信号通过判断跳变沿的方式按位转化成二进制数字信号，并将多路A429信号转化成二进制数据进行合并，转换为1路32bit数字信号的处理包括以下步骤：
步骤一：根据传输控制数据帧内数据内容设定通道为接收；
步骤二：检测A429信号总线波形后，对信号进行跳变沿判断采集，若满足则将采集数据保存；若不满足便不进行数据采集；
步骤三：采集多路A429总线数据转换为1路32bit数字信号，其中数据格式包含通道有效位与通道数据位。
4.依据权利要求1所述一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：Aurora IP将1路32bit数字信号进行8b/10b编码和并行数据转串行数据处理，再通过光纤传送包括以下步骤：
步骤一：Aurora IP对1路32bit数字信号进行8b/10b编码处理，和并行转串行处理；
步骤二：Aurora IP将上述处理后的1路串行数据转为光信号并传输。
5.依据权利要求1所述一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：Aurora IP将光纤传送的数据通过串行转并行和8b/10b解码，成为1路32bit数字信号包括以下步骤：
步骤一：Aurora IP对1路光信号进行处理，转换为1路串行信号；
步骤二：Aurora IP将1路串行信号按照8b/10b解码成1路32bit数字信号。
6.依据权利要求1所述一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：将Aurora IP接收的数据解码成A429信号包括以下步骤：
步骤一：根据传输控制数据帧内数据内容设定通道为发送；
步骤二：将1路32bit数字信号按照格式解析为通道A429信号使能位与数据位；
步骤三：对多路A429总线数据缓存至FIFO。
7.依据权利要求1所述一种通过光纤实现A429总线超长距离传输的方法，其特征在于：将A429信号按照设置的A429信号发送波特率重新计时发送，防止传输的A429总线信号脉宽不稳定包括以下步骤：
步骤一：根据传输控制数据帧内数据内容设定通道发送波特率大小；
步骤二：读取缓存FIFO中的数据；
步骤三：延时1/4波特率时长，采集解码后A429信号中值数据；
步骤四：严格按照设置发送波特率大小，计时发送。
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