CN116055244A - 一种多总线可配置综合通信装置及其工作方法 - Google Patents

一种多总线可配置综合通信装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及总线通信装置技术领域，特别是涉及一种多总线可配置综合通信装置及其工作方法。多总线可配置综合通信装置包括：FPGA控制模块用于对各通讯总线协议IP进行控制，以及用于进行总线数据缓存和交互；输出隔离模块的输入端用于接收FPGA控制模块输出的隔离前TTL信号，输出隔离模块的输出端用于输出隔离后TTL信号；输入隔离模块的输出端用于输出隔离前TTL信号，输入隔离模块的输入端用于接收隔离后TTL信号；输出驱动模块的输入端用于接收输出隔离模块输出的隔离后TTL信号；输入驱动模块的输出端用于输出隔离后TTL信号至输入隔离模块。本发明能够实现多种总线通信的灵活控制和配置功能，适应性更广泛，让用户更好的实现多种总线的测试和仿真，可灵活配置。

Description

一种多总线可配置综合通信装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及总线通信装置技术领域，特别是涉及一种多总线可配置综合通信装置及其工作方法。
背景技术
国内外目前已有的总线通信装置普遍为单独功能，或通过不同功能子板实现不同总线接口，难以实现多种总线通信的灵活控制和配置功能，对使用来说具有较多限制，因此迫切需要提供一种相对于传统的通信总线测试设备使用更灵活，适应性更广泛，能够让用户更好的实现多种总线的测试和仿真，可灵活配置的综合通信装置。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种多总线可配置综合通信装置及其工作方法，解决现有技术中的难以实现多种总线通信的灵活控制和配置功能，对使用来说具有较多限制的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种多总线可配置综合通信装置，包括：
FPGA控制模块，用于对各通讯总线协议IP进行控制，以及用于进行总线数据缓存和交互；
输出隔离模块，其输入端用于接收所述FPGA控制模块输出的隔离前TTL信号，所述输出隔离模块的输出端用于输出隔离后TTL信号；
输入隔离模块，其输出端用于输出隔离前TTL信号，所述输入隔离模块的输入端用于接收隔离后TTL信号；
输出驱动模块，其输入端用于接收所述输出隔离模块输出的隔离后TTL信号；
输入驱动模块，其输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块。
在本发明的一实施例中，所述多总线可配置综合通信装置还包括：
串口信号驱动模块，其输入端用于接收所述输出隔离模块输出的隔离后TTL信号，所述串口信号驱动模块的输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块；
CAN总线信号驱动模块，其输入端用于接收所述输出隔离模块输出的隔离后TTL信号，所述串口信号驱动模块的输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块。
在本发明的一实施例中，所述多总线可配置综合通信装置还包括：
连接器，其输入端与所述输出驱动模块的输出端连接，所述连接器的输出端与所述输入驱动模块的输入端连接，且所述连接器分别与所述串口信号驱动模块、CAN总线信号驱动模块之间双向通信连接。
在本发明的一实施例中，所述多总线可配置综合通信装置还包括：
存储单元，其与所述FPGA控制模块之间通过数据总线双向连接。
在本发明的一实施例中，所述FPGA控制模块包括：
通用控制逻辑单元，用于实现总线协议IP单元和MCU软核之间的时序匹配；
MCU软核，用于对所述总线协议IP单元进行配置和控制；
总线协议IP单元，用于在所述MCU软核的配置和控制下进行相应工作。
在本发明的一实施例中，所述总线协议IP单元包括：
Arinc429协议IP，其与所述通用控制逻辑单元之间双向通信连接，所述Arinc429协议IP的输出端与所述输出隔离模块的输入端连接，所述Arinc429协议IP的输入端与所述输入隔离模块的输出端连接；
串口协议IP，其与所述通用控制逻辑单元之间双向通信连接，所述串口协议IP的输出端与所述输出隔离模块的输入端连接，所述串口协议IP的输入端与所述输入隔离模块的输出端连接；
CAN总线协议IP，其与所述通用控制逻辑单元之间双向通信连接，所述CAN总线协议IP的输出端与所述输出隔离模块的输入端连接，所述CAN总线协议IP的输入端与所述输入隔离模块的输出端连接。
在本发明的一实施例中，所述总线协议IP单元还包括：
PXI接口IP，其分别与所述通用控制逻辑单元、PXI总线之间双向通信连接。
在本发明的一实施例中，所述总线协议IP单元还包括：
存储控制IP，其分别与所述通用控制逻辑单元、存储单元之间双向通信连接。
本发明还提供一种多总线可配置综合通信装置的工作方法，包括：
S1、初始化所述多总线可配置综合通信装置；
S2、对FPGA控制模块中的总线协议IP单元进行配置，初始化各个总线接口参数；
S3、所述多总线可配置综合通信装置进入总线监听模式，等待PXI接口IP的主控命令；
S4、各个总线接口数据通过总线驱动进入FPGA控制模块，经过Arinc429协议IP、串口协议IP、CAN总线协议IP解析得到原始数据，MCU软核对所述原始数据进行分析转换，发送分析后的数据至PXI接口IP，经过所述PXI接口IP将分析后的数据发送至对应的接口；
S5、完成数据通信后，恢复监听模式，重复步骤S1操作。
如上所述，本发明的一种多总线可配置综合通信装置及其工作方法，具有以下有益效果：
本发明的多总线可配置综合通信装置包括FPGA控制模块、输出隔离模块、输入隔离模块、输出驱动模块、输入驱动模块，能够实现多种总线通信的灵活控制和配置功能，适应性更广泛，能够让用户更好的实现多种总线的测试和仿真，可灵活配置。
本发明的多总线可配置综合通信装置集成了多种通信总线接口，并设计了高速主控接口，可通过高速主控接口实现对板卡集成的多总线通信和仿真功能进行灵活配置、读写以及总线通信控制操作。本发明还可以实现对多种设备总线接口的测试和仿真功能。
本发明的多总线可配置综合通信装置采用通用驱动电路结合总线协议IP的方式，实现了装置集成PXI、CAN、RS232、RS485、RS422、Arinc429总线等多种总线接口的目的。通过本装置能够大幅降低系统设计复杂度，便于实现测试设备的小型化和便携化。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种多总线可配置综合通信装置的结构原理图。
图2为本申请实施例提供的一种多总线可配置综合通信装置的工作方法的工作流程图。
元件标号说明
10          FPGA控制模块
11          通用控制逻辑单元
12          MCU软核
13          总线协议IP单元
20          输出隔离模块
30          输入隔离模块
40          输出驱动模块
50          输入驱动模块
60          串口信号驱动模块
70          CAN总线信号驱动模块
80          连接器
90          存储单元
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种多总线可配置综合通信装置的结构原理图。本发明提供一种多总线可配置综合通信装置，能够实现多种总线通信的灵活控制和配置功能，适应性更广泛，能够让用户更好的实现多种总线的测试和仿真，可灵活配置。所述多总线可配置综合通信装置，包括FPGA控制模块10、输出隔离模块20、输入隔离模块30、输出驱动模块40、输入驱动模块50，所述FPGA控制模块10用于对各通讯总线协议IP进行控制，以及用于进行总线数据缓存和交互；所述输出隔离模块20的输入端用于接收所述FPGA控制模块10输出的隔离前TTL信号，所述输出隔离模块20的输出端用于输出隔离后TTL信号；所述输入隔离模块30的输出端用于输出隔离前TTL信号，所述输入隔离模块30的输入端用于接收隔离后TTL信号；所述输出驱动模块40的输入端用于接收所述输出隔离模块20输出的隔离后TTL信号；所述输入驱动模块50的输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块30。
具体的，所述FPGA控制模块10内部包括多种总线协议IP，是实现多种总线通讯协议的核心逻辑，总线协议IP在流程控制软核的配置下工作，实现相应的总线协议数据通讯功能。流程控制MCU软核，实现流程控制，对多种总线协议IP核进行配置和数据收发控制，实现总线数据通讯功能。
所述多总线可配置综合通信装置还包括：
串口信号驱动模块60，其输入端用于接收所述输出隔离模块20输出的隔离后TTL信号，所述串口信号驱动模块60的输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块30。
CAN总线信号驱动模块70，其输入端用于接收所述输出隔离模块20输出的隔离后TTL信号，所述串口信号驱动模块60的输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块30。
连接器80，其输入端与所述输出驱动模块40的输出端连接，所述连接器80的输出端与所述输入驱动模块50的输入端连接，且所述连接器80分别与所述串口信号驱动模块60、CAN总线信号驱动模块70之间双向通信连接。具体的，所述连接器80的输入端用于接收所述输出驱动模块40输出的429总线电平信号，所述连接器80的输出端用于输出429总线电平信号至所述输入驱动模块50的输入端，所述连接器80的输入端还用于接收所述串口信号驱动模块60输出的S322、S485、S422总线电平信号，所述连接器80的输入端还用于接收所述CAN总线信号驱动模块70输出的驱动后CAN总线电平信号，所述连接器80可以但不限于为J30JA144型号连接器。
存储单元90，其与所述FPGA控制模块10之间通过数据总线双向连接。具体的，所述存储单元90可以但不限于为DDR大容量存储器。
所述FPGA控制模块10包括通用控制逻辑单元11、MCU软核12、总线协议IP单元13，所述通用控制逻辑单元11用于实现总线协议IP单元13和MCU软核12之间的时序匹配；所述MCU软核12用于对所述总线协议IP单元13进行配置和控制；所述总线协议IP单元13用于在所述MCU软核12的配置和控制下进行相应工作。
所述总线协议IP单元13包括：
Arinc429协议IP，其与所述通用控制逻辑单元11之间双向通信连接，所述Arinc429协议IP的输出端与所述输出隔离模块20的输入端连接，所述Arinc429协议IP的输入端与所述输入隔离模块30的输出端连接。
串口协议IP，其与所述通用控制逻辑单元11之间双向通信连接，所述串口协议IP的输出端与所述输出隔离模块20的输入端连接，所述串口协议IP的输入端与所述输入隔离模块30的输出端连接。
CAN总线协议IP，其与所述通用控制逻辑单元11之间双向通信连接，所述CAN总线协议IP的输出端与所述输出隔离模块20的输入端连接，所述CAN总线协议IP的输入端与所述输入隔离模块30的输出端连接。
PXI接口IP，其分别与所述通用控制逻辑单元11、PXI总线之间双向通信连接。
存储控制IP，其分别与所述通用控制逻辑单元11、存储单元90之间双向通信连接。
具体的，所述多总线可配置综合通信装置还包括电源，用于为FPGA控制模块10、输出隔离模块20、输入隔离模块30、输出驱动模块40、输入驱动模块50供电，电源采用模块化全灌封开关电源，为整机各模块电路提供直流稳压电源，产生模块工作所需要的各类直流电压。
所述FPGA控制模块10内部多种总线协议IP是实现多种总线通讯协议的核心逻辑，总线协议IP在流程控制软核的配置下工作，实现相应的总线协议数据通讯功能。
所述MCU软核12输出至所述通用控制逻辑单元11的信号包括以下几部分：32bit数据线，32bit地址线，8bit片选线，单独的读、写、使能等信号线。所述MCU软核12实现流程控制，对多种总线协议IP核进行配置和数据收发控制，实现总线数据通讯功能。
所述通用控制逻辑单元11主要功能是实现各协议IP与MCU软核12之间的时序匹配，实现MCU软核能够对多个协议IP核进行配置以及工作控制。
所述存储控制IP可以为DDR存储IP，DDR存储IP实现FPGA控制模块10对存储单元90的管理。
所述CAN总线信号驱动模块70用于实现CAN总线接口设备与多总线通讯综合装置的CAN通讯。
RS232、RS422、RS485总线接口驱动及隔离单元用于实现串口设备与多总线通讯综合装置的串口通讯。
Arinc429总线接口驱动及隔离单元，用于实现Arinc429总线接口设备与多总线通讯综合装置的Arinc429通讯。
请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种多总线可配置综合通信装置的工作方法的工作流程图。与本发明的一种多总线可配置综合通信装置原理相似的是，本发明还提供一种多总线可配置综合通信装置的工作方法，包括：
步骤S1、初始化所述多总线可配置综合通信装置。
步骤S2、对FPGA控制模块10中的总线协议IP单元13进行配置，初始化各个总线接口参数。
步骤S3、所述多总线可配置综合通信装置进入总线监听模式，等待PXI接口IP的主控命令。
步骤S4、各个总线接口数据通过总线驱动进入FPGA控制模块10，经过Arinc429协议IP、串口协议IP、CAN总线协议IP解析得到原始数据，MCU软核12对所述原始数据进行分析转换，发送分析后的数据至PXI接口IP，经过所述PXI接口IP将分析后的数据发送至对应的接口。
步骤S5、完成数据通信后，恢复监听模式，重复步骤S1操作。
综上所述，本发明的多总线可配置综合通信装置包括FPGA控制模块10、输出隔离模块20、输入隔离模块30、输出驱动模块40、输入驱动模块50，能够实现多种总线通信的灵活控制和配置功能，适应性更广泛，能够让用户更好的实现多种总线的测试和仿真，可灵活配置。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，包括：
FPGA控制模块(10)，用于对各通讯总线协议IP进行控制，以及用于进行总线数据缓存和交互；
输出隔离模块(20)，其输入端用于接收所述FPGA控制模块(10)输出的隔离前TTL信号，所述输出隔离模块(20)的输出端用于输出隔离后TTL信号；
输入隔离模块(30)，其输出端用于输出隔离前TTL信号，所述输入隔离模块(30)的输入端用于接收隔离后TTL信号；
输出驱动模块(40)，其输入端用于接收所述输出隔离模块(20)输出的隔离后TTL信号；
输入驱动模块(50)，其输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块(30)。
2.根据权利要求1所述的一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，所述多总线可配置综合通信装置还包括：
串口信号驱动模块(60)，其输入端用于接收所述输出隔离模块(20)输出的隔离后TTL信号，所述串口信号驱动模块(60)的输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块(30)；
CAN总线信号驱动模块(70)，其输入端用于接收所述输出隔离模块(20)输出的隔离后TTL信号，所述串口信号驱动模块(60)的输出端用于输出隔离后TTL信号至所述输入隔离模块(30)。
3.根据权利要求2所述的一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，所述多总线可配置综合通信装置还包括：
连接器(80)，其输入端与所述输出驱动模块(40)的输出端连接，所述连接器(80)的输出端与所述输入驱动模块(50)的输入端连接，且所述连接器(80)分别与所述串口信号驱动模块(60)、CAN总线信号驱动模块(70)之间双向通信连接。
4.根据权利要求3所述的一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，所述多总线可配置综合通信装置还包括：
存储单元(90)，其与所述FPGA控制模块(10)之间通过数据总线双向连接。
5.根据权利要求4所述的一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，所述FPGA控制模块(10)包括：
通用控制逻辑单元(11)，用于实现总线协议IP单元(13)和MCU软核(12)之间的时序匹配；
MCU软核(12)，用于对所述总线协议IP单元(13)进行配置和控制；
总线协议IP单元(13)，用于在所述MCU软核(12)的配置和控制下进行相应工作。
6.根据权利要求5所述的一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，所述总线协议IP单元(13)包括：
Arinc429协议IP，其与所述通用控制逻辑单元(11)之间双向通信连接，所述Arinc429协议IP的输出端与所述输出隔离模块(20)的输入端连接，所述Arinc429协议IP的输入端与所述输入隔离模块(30)的输出端连接；
串口协议IP，其与所述通用控制逻辑单元(11)之间双向通信连接，所述串口协议IP的输出端与所述输出隔离模块(20)的输入端连接，所述串口协议IP的输入端与所述输入隔离模块(30)的输出端连接；
CAN总线协议IP，其与所述通用控制逻辑单元(11)之间双向通信连接，所述CAN总线协议IP的输出端与所述输出隔离模块(20)的输入端连接，所述CAN总线协议IP的输入端与所述输入隔离模块(30)的输出端连接。
7.根据权利要求6所述的一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，所述总线协议IP单元(13)还包括：
PXI接口IP，其分别与所述通用控制逻辑单元(11)、PXI总线之间双向通信连接。
8.根据权利要求6所述的一种多总线可配置综合通信装置，其特征在于，所述总线协议IP单元(13)还包括：
存储控制IP，其分别与所述通用控制逻辑单元(11)、存储单元(90)之间双向通信连接。
9.一种多总线可配置综合通信装置的工作方法，其特征在于，包括：
S1、初始化所述多总线可配置综合通信装置；
S2、对FPGA控制模块(10)中的总线协议IP单元(13)进行配置，初始化各个总线接口参数；
S3、所述多总线可配置综合通信装置进入总线监听模式，等待PXI接口IP的主控命令；
S4、各个总线接口数据通过总线驱动进入FPGA控制模块(10)，经过Arinc429协议IP、串口协议IP、CAN总线协议IP解析得到原始数据，MCU软核(12)对所述原始数据进行分析转换，发送分析后的数据至PXI接口IP，经过所述PXI接口IP将分析后的数据发送至对应的接口；
S5、完成数据通信后，恢复监听模式，重复步骤S1操作。
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