CN1302647C - 异种总线协同工作的数据传输方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种异种总线协同工作的数据传输方法和设备。该方法将所述关键数据通过MIL-STD-1553B总线传输，将所述一般数据通过IEEE1394总线传输。该设备包括CPU、MIL-STD-1553B协议接口芯片、IEEE1394协议接口芯片、程序存储器和数据存储器，并通过自定义总线连接。本发明的数据传输设备不仅具有高可靠性的MIL-STD-1553B总线接口，而且具有很高数据传输速率的IEEE1394总线接口，可实现数据的高速实时传输、网络的可靠控制和监测。同时两种总线互为备份，在一条总线出现故障不能正常工作的状态下，另一条总线可立即承担起网络中故障段总线的任务，继续保证网络的正常通信和有效工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据传输方法，更具体的说，是涉及一种集成MIL-STD-1553B总线接口和IEEE1394总线接口进行数据传输的方法及其设备。
背景技术
MIL-STD-1553B总线，是一种时分制指令响应式多路传输数据总线。总线组成包括一个总线控制器，负责总线的调度和管理，是总线通讯的发起者和组织者；若干个远置终端和一个总线监视器。该总线采用指令响应方式实现系统通信，采用冗余信道和奇偶校验以及相应的错误处理来提高系统通信的可靠性。1553B对物理层的电信号特性和数据链路层及网络层对错误检测的方法和指令格式作了严格的定义。1553B总线具有很高的可靠性，因而已经成功应用于飞机、坦克、舰船等武器系统，近年来在空间飞行器上也获得了广泛的应用，如国际空间站和我国的“神舟”系列飞船、资源一号卫星、“实践5号”小卫星都应用了这种总线。1553B总线采用异步数据传输方式，数据传输速率为1Mbps。
随着各种应用领域中(如航天工程中的实时图像传输)对数据传输量的要求不断增加，对实时性的要求也越来越苛刻，目前的MIL-STD-1553B总线设备的数据传输速率已经不能满足许多领域内的高速数据实时传输的需要了。
IEEE1394总线是一种国际电气工程师协会(IEEE)接收的数据总线标准，是一种高速串行总线。1394总线的数据传输速率可以达到100Mbps，200Mbps和400Mbps，随着协议的发展，它的传输速率可以达到800Mbps、1.6Gbps和3.2Gbps。1394总线有异步和等时传输两种通信模式，分别适合传输较高可靠性要求的关键数据和较高实时性要求的一般数据。由于数据传输的高速特点，IEEE1394总线在许多数据量大、实时性要求很高的应用领域(如视频数据实时传输等)都已经得到了广泛的应用和关注。
但是，目前的IEEE1394总线，没有冗余备份，也不具有针对特殊工作环境的特点，所以不适合在恶劣环境中(如空间环境等)进行数据传输。另外，基于80186处理器的嵌入式系统速度较慢，如80186的工作频率是16MHz。这样的系统频率与IEEE1394总线的很高数据传输速率难以匹配，限制了IEEE1394总线的数据传输速度。
所以，目前无论是基于MIL-STD-1553B总线还是基于IEEE1394总线的数据传输设备，都不能同时满足恶劣环境中，关键数据的可靠传输和一般数据的高速实时传输的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种异种总线协同工作的数据传输设备，通过两种不同总线的协同工作，实现关键数据的可靠传输以及一般数据的高速传输。本发明的目的还在于提供一种异种总线协同工作的数据传输方法。
为了解决上述任务，本发明提供了一种异种总线协同工作的数据传输方法，包括如下步骤：
(1)判断所传输的数据的类型，所述数据类型包括关键数据和一般数据两种类型；
(2)将所述关键数据通过MIL-STD-1553B总线传输，将所述一般数据通过IEEE1394总线传输；
(3)监测传输网络中的MIL-STD-1553B总线和IEEE1394总线；如果无故障，则返回步骤(1)继续传输数据；如果有故障，则进入步骤(4)；
(4)判断发生故障的总线类型；
(5)如果是MIL-STD-1553B总线发生故障，则将数据全部通过IEEE1394总线传输；如果是IEEE1394总线发生故障，则将数据全部通过MIL-STD-1553B总线传输。
本发明还提供了一种实施上述方法的异种总线协同工作的数据传输设备，包括：
一个CPU；
一个用于实现MIL-STD-1553B总线数据传输的MIL-STD-1553B协议接口芯片；
一个用于实现IEEE1394总线数据传输的IEEE1394协议接口芯片，该接口芯片包括IEEE1394链路层协议芯片和IEEE1394物理层协议芯片；
一个用于程序存储的程序存储器；
一个用于数据存储的数据存储器；以及
用于该设备内的部件之间连接的自定义总线；其中，所述的CPU、程序存储器、数据存储器、MIL-STD-1553B协议接口芯片和IEEE1394协议接口芯片之间，都通过所述的设备内的部件之间连接的自定义总线连接在一起；所述的MIL-STD-1553B协议接口芯片与设备外部的1553B总线电缆连接，所述的IEEE1394物理层协议芯片和IEEE1394链路层协议芯片之间通过控制信号和数据通路连接在一起，IEEE1394物理层协议芯片与设备外部的1394总线电缆连接。
该数据传输设备包括：
第一控制模块，用于判断所传输的数据的类型，并根据判断结果将数据交给第一传输模块或第二传输模块进行数据传输，所述数据类型包括关键数据和一般数据两种类型；
第一传输模块，用于控制MIL-STD-1553B总线的数据传输；当传输网络无故障时，由MIL-STD-1553B总线传输关键数据；当IEEE1394总线发生故障时，由MIL-STD-1553B总线传输所有数据；
第二传输模块，用于控制IEEE1394总线的数据传输；当传输网络无故障时，由IEEE1394总线传输一般数据；当MIL-STD-1553B总线发生故障时，由IEEE1394总线传输所有数据；
监测模块，用于监测传输网络中的MIL-STD-1553B总线和IEEE1394总线是否发生故障；
第二控制模块，用于在故障发生时判断发生故障的总线类型，把数据交给第一传输模块或第二传输模块进行数据传输。
本发明的数据传输设备不仅具有高可靠性的MIL-STD-1553B总线接口，而且具有很高数据传输速率的IEEE1394总线接口，可实现数据的高速实时传输、网络的可靠控制和监测。一方面用户可以通过MIL-STD-1553B总线，在恶劣的环境中可靠的传输关键数据(如控制命令等)，控制网络的通信，并且还能准确的监测网络的通信状态；另一方面用户还可以通过IEEE1394总线，实时的传输高速数据，满足应用的需要。并且在IEEE1394总线进行高速数据传输的时候，不需要处理器的控制和管理，保证了IEEE1394总线的数据传输速率不受处理器性能的影响和限制。同时，两种总线互为备份，在一条总线出现故障不能正常工作的状态下，经过程序控制，另一条总线立即承担起网络中故障段总线的任务，继续保证网络的正常通信和有效工作。
附图说明
图1是本发明的异种总线协同工作的数据传输设备电路原理图；
图2本发明的异种总线协同工作的数据传输方法的流程图；
图3是本发明的数据传输设备的软件模块组成框图；
图4由多个本发明的异种总线协同工作的数据传输设备构成的数据传输网络。
图面说明：
80186CPU1 MIL-STD-1553B协议接口芯片2
IEEE1394链路层协议芯片3 IEEE1394物理层协议芯片4
数据总线51 地址总线52 控制总线53 SRAM存储器6
EPROM存储器7 1553B总线电缆8 1394总线电缆9
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
参见图1，本发明的异种总线协同工作的数据传输设备的示意图，包括一个80186CPU1，512K的SRAM存储器6作为数据存储器，256K的EPROM存储器7作为程序存储器。CPU1、SRAM存储器6和EPROM存储器7一起作为设备的数据处理中心，作为整个设备的控制和处理中心，协调设备中各个功能模块的工作。但是应该理解，根据具体应用，本发明的数据传输设备的数据处理中心也可以使用其它CPU，或者其它集成了存储器的处理器芯片而不需要使用独立的数据存储器和程序存储器。
在本发明的数据传输设备中，MIL-STD-1553B协议接口芯片2具体实现了MIL-STD-1553B协议，在设备工作时，该接口芯片2与设备外部的1553B总线电缆8(图1中未示出)连接，使得数据可以通过1553B总线进行传输。在图1的实施例中，MIL-STD-1553B协议接口芯片2采用了型号为DDC61585的1553B接口芯片。
在本发明的数据传输设备中，IEEE1394链路层协议芯片4和IEEE1394物理层协议芯片3具体实现IEEE1394传输协议，其中，链路层协议芯片4具体实现了IEEE1394的链路层协议，IEEE1394物理层协议芯片3具体实现了IEEE1394的物理层协议。物理层协议芯片3和链路层协议芯片4之间通过控制信号和数据通路连接在一起。在设备工作时，物理层协议芯片3与设备外部的1394总线电缆9(图1中未示出)连接，使得数据可以通过1394总线进行传输。在图1的实施例中，IEEE1394链路层协议芯片4可采用型号为TSB12LV32或TSB12LV23的1394链路层芯片，IEEE1394物理层协议芯片3可采用型号为TSB41LV04A的1394物理层芯片。
在本发明的数据传输设备中，CPU1、SRAM存储器6、EPROM存储器7、MIL-STD-1553B协议接口芯片2和IEEE1394链路层协议芯片4之间，都通过嵌入式系统内部的自定义总线连接在一起。该内部总线包括地址总线52，数据总线51和控制总线53三部分，分别完成系统内部的寻址、传输数据和控制的功能。
采用本发明的数据传输设备后，可以通过1553B总线和1394总线的协同工作，分别处理不同的数据，并且能在故障状态下自动相互切换。
图2是本发明的异种总线协同工作的数据传输设备进行数据传输的流程方框图，该流程通过存储在SRAM存储器6中的软件实现。如图3所示，该软件包括第一控制模块、第一传输模块、第二传输模块、监测模块和第二控制模块，并按照图2所示的流程图执行。
如图2所示，该程序启动以后，首先要完成1553B和1394两种接口芯片的初始化，正确的配置相应的寄存器，使它们处于工作状态，等待有关的命令和任务。接着由第一控制模块判断所传输(包括发送和接收)的数据的类型，在本发明中，将要传输的数据分为关键数据和一般数据两种类型，这里的关键数据通常是指用于设备功能和网络通信的控制命令和网络设备状态的检测数据，而一般数据通常是指设备之间传输的与设备功能和状态无关的数据，例如设备采集的图像数据等，数据的分类也可根据具体应用而改变。
在进行数据类型的判断之后，则可根据判断结果，由第一传输模块控制MIL-STD-1553B总线进行关键数据的传输，由第二传输模块控制IEEE1394总线进行一般数据的传输。
另外，该设备还通过监测模块检测总线状态，用于监测传输网络中的MIL-STD-1553B总线和IEEE1394总线是否发生故障。如果没有故障发生，则继续按照上述方式进行数据传输。如果有故障发生，则由第二控制模块判断发生故障的总线类型。如果是1553B发生了故障不能正常工作，则系统把故障段总线的数据传输任务切换到1394总线，无论是低速的关键数据还是高速的一般数据，都通过1394总线传输；如果是1394总线发生了故障不能正常工作，则系统把故障段总线的任务都切换到1553B总线，这时候系统的数据传输能力下降，不能满足高速数据的实时传输的任务，但是仍然能保证网络的正常通信和低速数据传输。如果检测到网络正常的信息，系统继续等待新的命令和任务。
图4是多个本发明的异种总线协同工作的数据传输设备通过1553B总线电缆8和1394总线电缆9连接组成的数据传输网络图。该设备可以嵌入各种功能的设备中，如图像处理设备、存储设备等，通过1553B和IEEE1394两种总线构成网络，组成一个高可靠性的高速数据管理系统。
Claims (4)
1、一种异种总线协同工作的数据传输方法，包括如下步骤：
(1)判断所传输的数据的类型，所述数据类型包括关键数据和一般数据两种类型；
(2)将所述关键数据通过MIL-STD-1553B总线传输，将所述一般数据通过IEEE1394总线传输。
2、根据权利要求1所述的异种总线协同工作的数据传输方法，其特征在于，还包括步骤：
(3)监测传输网络中的MIL-STD-1553B总线和IEEE1394总线；如果无故障，则返回步骤(1)继续传输数据；如果有故障，则进入步骤(4)；
(4)判断发生故障的总线类型；
(5)如果是MIL-STD-1553B总线发生故障，则将数据全部通过IEEE1394总线传输；如果是IEEE1394总线发生故障，则将数据全部通过MIL-STD-1553B总线传输。
3.一种实施权利要求1所述方法的异种总线协同工作的数据传输设备，其特征在于，包括：
一个CPU；
一个用于实现MIL-STD-1553B总线数据传输的MIL-STD-1553B协议接口芯片；
一个用于实现IEEE1394总线数据传输的IEEE1394接口芯片，该接口芯片包括IEEE1394链路层协议芯片和IEEE1394物理层协议芯片；
一个用于程序存储的程序存储器；
一个用于数据存储的数据存储器；以及
用于该设备内的部件之间连接的自定义总线；其中，所述的CPU、程序存储器、数据存储器、MIL-STD-1553B协议接口芯片和IEEE1394协议接口芯片之间，都通过所述的设备内的部件之间连接的自定义总线连接在一起；所述的MIL-STD-1553B协议接口芯片与设备外部的1553B总线电缆连接，所述的IEEE1394物理层协议芯片和IEEE1394链路层协议芯片之间通过控制信号和数据通路连接在一起，IEEE1394物理层协议芯片与设备外部的1394总线电缆连接。
4、根据权利要求3所述的异种总线协同工作的数据传输设备，其特征在于，还包括：
第一控制模块，用于判断所传输的数据的类型，并根据判断结果将数据交给第一传输模块或第二传输模块进行数据传输，所述数据类型包括关键数据和一般数据两种类型；
第一传输模块，用于控制MIL-STD-1553B总线的数据传输；当传输网络无故障时，由MIL-STD-1553B总线传输关键数据；当IEEE1394总线发生故障时，由MIL-STD-1553B总线传输所有数据；
第二传输模块，用于控制IEEE1394总线的数据传输；当传输网络无故障时，由IEEE1394总线传输一般数据；当MIL-STD-1553B总线发生故障时，由IEEE1394总线传输所有数据；
监测模块，用于监测传输网络中的MIL-STD-1553B总线和IEEE1394总线是否发生故障；
第二控制模块，用于在故障发生时判断发生故障的总线类型，把数据交给第一传输模块或第二传输模块进行数据传输。
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