CN117851322A - 一种航电总线与rs422设备之间的数据传输方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航电总线与RS422设备之间的数据传输方法及装置，该方法通过存储于Flash中的配置信息确定数据的转发映射关系和数据解析方式，配置信息中包括了航电总线通信的端口号与RS422通道号的映射关系、数据解析方式、转发策略等信息。运行过程中，当接收到航电总线某端口的数据，根据配置信息确定对应的RS422总线通道，将数据通过该通道转发出去。同样的，在RS422某个通道接收到数据后，可根据配置信息中的映射关系将数据转发到的新型总线网络中指定节点下的指定端口。本发明可以解决航电总线与RS422设备之间的数据传输问题，便于多类型设备之间的快速有效集成。

Description

一种航电总线与RS422设备之间的数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及数据传输领域，更具体涉及一种航电总线与RS422设备之间的数据传输方法及装置。

背景技术

随着技术的发展，航空航天系统数据通信网络中的传输数据量暴增，可靠的总线传输技术显得尤为重要。国内具有完全自主知识产权的新一代航电总线具有如下功能性能特点：支持基于时间触发的高可靠控制命令传输和基于事件触发的高带宽任务数据传输；支持双冗余度以及多冗余度，实时重构；可以使用双绞线和光纤组成异构冗余网络；支持FC和以太网物理层，线缆、接插件均采用货架产品，低成本；支持消息的确认和重传，亚微秒的响应延时，允许免确认及免重传；支持周期消息、非周期消息以及多级优先级控制；实现带内时间同步，时间同步误差不超过0.1us；通信带宽：100Mbps-10Gbps；传输距离：≥100m，支持远距离通信； 系统安全性：全网通信错误率＜10-10 /小时；可与其他传统总线网络互联互通；支持SNMP网络管理。

RS422是一种采用4线、全双工、差分传输、多点通信的数据传输协议，它采用平衡传输、单向/非可逆、有使能端或没有使能端的传输线。RS422接口的收与发是分开的，可以同时收与发（全双工），所以RS422适用于两个站之间通信，星型网、环网，不可用于总线网。RS422数据信号采用差分传输，也称为均衡传输，它使用一对双绞线，这在早期的PC通信中很常见。RS422接口每个通道要用两条信号线，如果一条是逻辑“1”状态，另一条为逻辑“0”。电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器这几部分组成。在电路中规定只许有一个发送器，可有多个接收器，因此通常采用点对点通讯方式。RS422是一个双端线路传输信号，通过传输线驱动器，将逻辑电平转换为电位差，完成初始信息；通过传输线接收器，将电位差转换为逻辑电平，在终端实现信息接收。

RS422接口标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线，共5根线。允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。一个主设备（Master），其余为从设备（Slave），从设备之间不能通信，所以RS422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k+100Ω（终接电阻）。

RS422接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各设备之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）进行。RS422接口的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离，只有在很短的距离下才能获得最高速率传输，一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

在航空航天实际应用中，如果能发挥新一代航电总线和RS422数据传输协议各自的优点，将这两种技术均应用至航空航天总线系统中，则会带来很多实际的效果，比如提升数据传输的灵活性可靠性等。而如何将数据信号在这两种类型的设备之间传输就成为需要解决的问题。

发明内容

为了解决数据信号在航电总线与RS422设备之间的传输问题，本发明提供一种航电总线与RS422设备之间的数据传输方法及装置，该数据传输方法及装置能够实现航电总线网络设备与RS422设备之间的数据转换及实时传输。

一种航电总线与RS422设备之间的数据传输方法，该数据传输方法包括：

S1、从存储器中读取并加载FPGA程序和数据接收转发控制程序；

S2、从存储器中读取配置信息；

S3、循环确定FPGA程序是否已正常工作，在FPGA程序正常工作后进入下一步；

S4、遍历航电总线哈希表和RS422哈希表，按照表中的记录，调用FPGA程序的接口，完成航电总线IP核和RS422 IP核的初始化；

S5、检查航电总线是否有接收数据，如果有，则进入步骤S6，如果没有，则跳转到步骤S7检查RS422通道是否有接收数据；

S6、根据接收数据的端口作为Key码查询航电总线哈希表，如果航电总线哈希表中有对应的记录，则按照记录中的信息，将接收到的航电总线数据写入RS422指定通道的数据发送缓存中，如果航电总线哈希表中没有对应的记录，则认为当前接收到的航电总线数据为无效数据，直接丢弃处理；

S7、检查RS422每个通道是否接收到新的数据，如果接收到新的数据，则进入步骤S8，如果没有，则跳转到步骤S9；

S8、根据接收数据的设备号和通道号作为Key码查找RS422哈希表；如果在RS422哈希表中没有查询到记录，则认为当前接收的RS422数据为无效数据，直接丢弃处理，如果查询到了记录，则将接收的RS422数据发送给记录中的目标航电总线节点和端口；

S9、完成了本轮航电总线数据和RS422数据的接收检查和转发后，判断软件运行标记是否为真，如果为真，则继续循环，回到步骤S5再次开始检查，如果为假，则退出循环；

S10、如果无需继续执行数据转发工作，则程序退出，释放对应资源。

根据本发明的又一方面，提供了一种航电总线与RS422设备之间的数据传输装置，所述装置包括：处理器；存储有计算机可执行程序的存储器；其中，在所述处理器调用存储器中存储的可执行程序时，使得所述数据传输装置完成前述的数据传输方法。

本发明通过存储于存储器中的配置信息确定不同类型协议设备之间的数据转发映射关系和数据解析方式，配置信息中包括了航电总线通信的端口号与RS422通道号的映射关系、数据解析方式、转发策略等信息。运行过程中，当接收到航电总线某端口的数据，根据配置信息确定对应的RS422通道，将数据通过该通道转发出去。同样的，在RS422某个通道接收到数据后，可根据配置信息中的映射关系将数据转发到的新型总线网络中指定节点下的指定端口。本发明可以解决航电总线与RS422设备之间的数据传输问题，便于多类型设备之间的快速有效集成。

附图说明

图1示出本发明的装置架构图。

图2示出本发明的配置信息示意图。

图3示出本发明的数据传输方法流程图。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明中继方法的实现过程进行详细描述，为了描述方便起见，本文后续及说明书附图中出现的新型总线统一指国内具有完全自主知识产权的新一代航电总线。

图1示出了本发明协议转换装置的整体架构。其中，Flash负责存储FPGA程序、数据接收转发控制程序和配置记录的存储；光模块和RS422连接器受FPGA芯片中的IP核控制，实现物理层通信；FPGA芯片中的IP核实现新型总线通信和RS422通信的链路层传输控制、协议栈等的实现，并提供接口供上层软件访问控制；CPU中运行的数据接收转发控制程序启动后从Flash中读取配置信息，随后按照配置信息调用FPGA提供的接口实现新型总线节点和RS422设备的初始化，完成初始化后，进入数据接收转发控制循环，将接收到的数据进行转发。

通过存储于Flash中的配置信息确定数据的转发映射关系和数据解析方式，配置信息中包括了新型总线通信的端口号与RS422总线通道号的映射关系、数据解析方式、转发策略等信息。通过这些信息，可确定启动时如何进行初始化操作，启动后如何进行数据转发操作。FPGA和CPU上电后会自动从对应的Flash中读取自身的程序数据并自动运行，启动后即可自动完成初始化并自动开始工作，全程无需额外操作。运行过程中，当接收到新型总线某端口的数据，根据配置信息确定对应的RS422通道，将数据通过该通道转发出去。同样的，在RS422某个通道接收到数据后，可根据配置信息中的映射关系将数据转发到的新型总线网络中指定节点下的指定端口。

FPGA芯片启动时，CPU也开始工作，CPU启动后，首先从存储软件和配置信息的Flash中读取数据接收转发控制程序并控制该程序启动运行。数据接收转发控制程序启动后首先通过Flash读取配置信息，并在内存中建立记录和索引，配置信息的数据内容和数据关系如图2所示。

参见图3，本发明的航电总线与RS422设备之间的数据传输方法具体如下：

S301、FPGA程序和数据接收转发控制程序软件（下文简称软件）均已从Flash中读取并加载；

S302、软件从Flash中读取配置信息，配置信息中记录了如图2所示的信息和各信息之间的对应关系。读取完配置信息后以新型总线端口为Key码，建立新型总线哈希表，以便能按照接收的新型总线数据快速确定对应的RS422信息；同样的，以RS422地址为Key码，建立RS422哈希表，以便能按照接收的RS422数据快速确定数据转发目标；

S303、软件调用FPGA的接口之前，需确认FPGA是否已正常启动，FPGA正常启动之前不允许进行操作，否则会导致操作无效甚至整个设备运行混乱。此处可以采用常用的检查办法判断FPGA程序是否已启动，例如读取判断GPIO引脚的电平或者读写特定寄存器进行寄存器回读数值比较判断的办法；

S304、如果FPGA程序启动较慢，那么软件需间隔一段时间再次检查，直到确定FPGA程序已正常工作；

S305、软件通过遍历新型总线哈希表和RS422哈希表，按照表中的记录，调用FPGA程序的接口，实现新型总线IP核的初始化和RS422 IP核的初始化；

S306、完成FPGA程序底层的初始化工作以后，即可正常收发新型总线数据和RS422通道的数据了，此时程序进入循环检查和转发工作阶段；程序首先检查新型总线是否有接收数据，如果有，则查询新型总线哈希表以便获取信息并根据信息完成数据转发工作，如果没有，则直接跳转到S310检查RS422通道是否有接收数据；

S307、如果新型总线中接收到数据，则根据接收数据的端口作为Key码查找新型总线哈希表；

S308、如果新型总线哈希中有对应的记录，那么即可按照记录中的信息，将接收到的新型总线数据填入RS422指定通道的数据发送缓存中，如果新型总线哈希表中没有对应的记录，则认为当前接收到的新型总线数据为无效数据，直接丢弃处理；

S309、确定接收到的新型总线数据为有效数据且获取到了数据对应的记录信息，则按照记录信息的数据存储策略，将接收到的数据写入RS422对应通道的数据缓存中；

S310、完成新型总线数据的接收检查和转发以后，开始检查RS422每个通道是否接收到新的数据，如果接收到新的数据，则查询RS422哈希表以便进行下一步操作，如果没有接收到新的数据，则程序继续执行，根据运行标记判断是否退出还是继续循环再次检查新型总线数据；

S311、如果收到RS422数据，则根据接收数据的设备号和通道号作为Key码查找RS422哈希表；

S312、如果在RS422哈希表中没有查询到记录，则认为当前接收的RS422数据为无效数据，直接丢弃处理，如果查询到了记录，则根据记录信息进一步执行动作；

S313、如果在RS422哈希表中查询到了记录，则将接收的RS422数据发送给记录中的目标新型总线节点和端口；

S314、完成了本轮新型总线数据和RS422数据的接收检查和转发，则判断软件运行标记是否为真，如果为真，则继续循环，回到S306再次开始检查，如果为假，则退出程序；

S315、如果无需继续执行数据转发工作，则程序退出，释放对应资源。

以上对本发明的新型总线与RS422设备之间的数据传输方法进行了详细介绍，本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的方法及装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种航电总线与RS422设备之间的数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、从存储器中读取并加载FPGA程序和数据接收转发控制程序；

S2、从存储器中读取配置信息；

S3、循环确定FPGA程序是否已正常工作，在FPGA程序正常工作后进入下一步；

S4、遍历航电总线哈希表和RS422哈希表，按照表中的记录，调用FPGA程序的接口，完成航电总线IP核和RS422 IP核的初始化；

S5、检查航电总线是否有接收数据，如果有，则进入步骤S6，如果没有，则跳转到步骤S7检查RS422通道是否有接收数据；

S6、根据接收数据的端口作为Key码查询航电总线哈希表，如果航电总线哈希表中有对应的记录，则按照记录中的信息，将接收到的航电总线数据写入RS422指定通道的数据发送缓存中，如果航电总线哈希表中没有对应的记录，则认为当前接收到的航电总线数据为无效数据，直接丢弃处理；

S7、检查RS422每个通道是否接收到新的数据，如果接收到新的数据，则进入步骤S8，如果没有，则跳转到步骤S9；

S8、根据接收数据的设备号和通道号作为Key码查找RS422哈希表；如果在RS422哈希表中没有查询到记录，则认为当前接收的RS422数据为无效数据，直接丢弃处理，如果查询到了记录，则将接收的RS422数据发送给记录中的目标航电总线节点和端口；

S9、完成了本轮航电总线数据和RS422数据的接收检查和转发后，判断软件运行标记是否为真，如果为真，则继续循环，回到步骤S5再次开始检查，如果为假，则退出循环；

S10、如果无需继续执行数据转发工作，则程序退出，释放对应资源。

2.一种航电总线与RS422设备之间的数据传输装置，其特征在于，所述装置包括：

处理器；

存储器，所述存储器中存储有计算机可执行程序；

其中，在所述处理器调用存储器中存储的计算机可执行程序时，使得所述数据传输装置完成如权利要求1所述的数据传输方法。