CN1342012A - 实时地面数据传输链路控制装置 - Google Patents

Abstract

实时地面数据传输链路控制装置属于电子应用技术数据传输系统中数据传输链路控制技术领域,本发明由数据接收部分、数据传输部分和40针扁平电缆线组成,数据接收部分用于数据链路的接收端,数据传输部分用于数据链路的发送端,它们通过一条40针的扁平电缆连接,形成一条数据链路,完成数据传输任务。本发明具有传输速度快、可扩充性和数据链路的模拟调试功能。

Description

实时地面数据传输链路控制装置

本发明属于电子应用技术数据传输系统中数据传输链路装置技术领域。

目前实时地面数据处理系统是针对6米分辨率数据图像设计，采用简单的“传输—等待”传输方式，完成图像数据的传输任务，也就是说链路的发送端先向数据传输器写入一个数据块，然后等待该数据块被链路的接收端取走后，再写入下一块数据，在等待时间内不作任何工作，数据接收器也是工作站内的专用设备。

目前的技术具有以下缺点：

1、   不具备链路的扩充性；

2、   数据传输率很低；

3、   无数据链路的模拟调试功能。

本发明的目的就是为了克服上述缺点设计一种实时地面数据处理系统中的数据传输链路控制装置，形成有效的数据链路，使之可以满足对高辨率合成孔径雷达(SAR)图像数据的实时传输任务，完成工作站和微机相结合实时处理任务，即：实时打印，实时图像显示，实时注记，实时存盘，实时GPS定位，实时冻结和实时航迹显示，并且该地面处理系统也可通过网络与工作站进行数据交换。

本发明是通过对数据传输链路的接收端和发送端——数据接收部分和数据传输部分进行分别设计来实现的。作为一个传输系统，其核心问题就是如何形成有效的数据链路，如何对数据链路进行控制，同时还要针对系统将来的升级与发展，考虑数据链路的扩展问题。对于一条数据链路而言，必然存在一个发送端和一个接收端，发送端负责原始数据的发送，相应的接收端接收来自发送端的数据，把数据送至处理与应用设备。

本发明由数据接收部分、数据传输部分和40针扁平电缆线组成：

数据接收部分用于数据链路的接收端，数据传输部分用于数据链路的发送端，它们通过一条40针的扁平电缆连接，形成一条数据链路，完成数据传输任务。

数据接收部分，它主要负责在数据链路的接收端形成数据进入接收设备的通道、检测发送端发出的请求接收数据的请求握手信号和发送表示准备接收数据的应答握手信号。

数据接收部分由ISA总线接口一、特征地址译码器一、控制器一、握手信号检测器一、隔离器组一和扁平电缆接口一组成，数据从扁平电缆接口一是数据入口，扁平电缆接口一与隔离器组一和握手信号检测器一连接，握手信号检测器一与ISA总线接口一连接，隔离器组一也与ISA总线接口一连接，ISA总线接口一与特征地址译码器一连接，特征地址译码器一与控制器一连接，控制器一与扁平电缆接口一和隔离器组一连接。

特征地址译码器一主要作用是对需要译码的地址信号进行判断，当检测到有意义的地址时，能形成一个有效的信号，该信号通过控制器一参与对器件的控制；控制器一主要完成2个功能：一个是用来控制隔离器组一的使能端E和方向控制端DIR，使数据得以进入应用设备；另一个是产生握手信号，隔离器组一主要用于对应用设备的ISA总线进行隔离保护，避免对其产生干扰，只有当有效数据到达才打开，使数据进入应用设备。这是本发明的一个显著特点。握手信号检测器一用来完成对发送端传来的请求接收的握手信号的检测。

数据接收器的工作过程是：当接收设备通过数据接收部分的握手信号检测器检测到发送端发送的握手信号有效以后，接收设备的CPU经数据接收部分的ISA总线接口和控制器先发出表示准备接收数据的握手信号，再发出读取数据的指令，该指令经特征地址译码器译码后，打开隔离器组(74LS245)，同时形成同步读脉冲信号，该信号驱动数据传输部分，使数据到达数据接收部分，通过隔离器组经ISA总线进入应用设备。

数据传输部分，它主要负责在数据链路的发送端缓冲数据，同时随着接收端发出的同步读脉冲信号，把已缓冲的数据依次送上40针扁平电缆接口；为了保证数据链路正确运行，还要能够检测接收端发出的表示准备接收数据的应答握手信号，同时能够发送请求接收数据的请求握手信号。同时，为了确保数据传输部分能够正确工作，还必须能够对握手的协议进行模拟，从而自身能形成一个闭合链路，进行单机测试，同时对读、写逻辑进行验证。

数据传输部分是数据链路中至关重要的环节，系统传输效率的提高、传输方式的扩展都体现在数据传输部分上：

系统传输效率的提高主要是靠数据传输部分采用同步传输方式进行数据传输，同步传输方式是指数据链路的接收端经数据接收部分从发送端的数据传输部分上读取数据的期间，发送端仍然可以利用这段时间向数据传输部分写下一块数据，这就极大地减少了发送端和接收端的等待时间，从而明显提高了数据传输率。不然，在普通状态下，任何一方对数据传输部分的存储器操作时，另一方都不得不等待。同步传输利用的一个关键时序就是链路的接收端在检测到发送端经40针扁平电缆接口产生的握手信号信号后，立即发送一个应答握手信号信号，然后发出同步时钟脉冲信号，读取已写到数据传输部分存储器内的数据块，读完后，再查询握手信号，这是得以进行同步传输工作的根本所在。

数据传输部分由ISA总线接口二、特征地址译码器二、控制器二、握手信号检测器二、模拟应答信号产生器、存储器组和隔离器组二、地址产生器二和扁平电缆接口二组成，ISA总线接口二与地址产生器二、存储器组和隔离器组二、特征地址译码器二、控制器二、模拟应答信号产生器连接，特征地址译码器二与控制器二连接和模拟应答信号产生器，控制器二与存储器组和隔离器组二连接、扁平电缆接口二连接，扁平电缆接口二与地址产生器二、握手信号检测器二连接，握手信号检测器二再与ISA总线接口二连接。

本发明的信号走向是：特征地址译码器二的输入端与ISA总线接口二的部分地址线和控制信号线相连，所形成的特征地址信号被送至控制器二和模拟信号产生器二；控制器二在特征地址信号二和从ISA总线二引入的I/O控制信号作用下，形成存储器和隔离器组二的控制信号和握手信号，存储器和隔离器组二的控制信号被送至存储器和隔离器组二，握手信号被送至扁平电缆接口二；存储器和隔离器组二的数据线分别与ISA总线接口二的数据线和扁平电缆接口二相连，地址线分别与ISA总线接口二的地址线和由地址产生器二的输出信号线相连；地址产生器二的输入端与扁平电缆接口二相连，其输出被送至存储器和隔离器组二的地址端；模拟应答信号产生器二的输入一部分是特征译码电路输出的特征地址信号，一部分是ISA总线接口二的I/O接口信号，其输出被送至控制器；握手信号检测器二的一端与扁平电缆接口二相连，所形成的有效检测信号通过存储器和隔离器组二被送至ISA总线接口二。

特征地址译码器二主要作用是对需要译码的地址信号进行判断，当检测到有意义的地址时，能形成一个有效的信号，该信号通过控制电路参与对存储器和隔离器组二和其他器件的控制，它主要包含三方面的译码，针对内存映射的特征地址译码、针对I/O端口操作的特征地址译码、针对握手信号检测的特征地址译码。

控制器二主要用来产生控制存储器组及隔离器组二的控制信号和握手信号。控制信号产生的正确与否，将直接决定数据传输部分能否正确工作。

存储器组和隔离器组二是数据传输器中的核心部分之一，为实现数据传输部分的同步传输方式，数据传输部分共设两组存储器与隔离器，采用对称性工作原理，即当一组存储器接收来自发送方的数据块时，另一组存储器把已经收到的数据发送出去，而且这一过程是交替的。

模拟应答信号产生器二是用来产生对握手信号进行模拟，模拟应答信号在单机调试的状态下充当应答握手信号，这样就可以使数据传输部分自身构成一条数据链路，从而完成系统局部的调试与测试。

特征地址产生器二的作用是把数据链路的接收端传来的同步时钟信号转换成一系列可驱动存储器地址口的地址信号，并且要与链路的发送端写的地址顺序相同。

握手信号检测器二用来完成对应答握手信号的检测。

ISA总线接口二和扁平电缆接口二是数据进出数据传输部分的通道。

数据传输部分所采用的工作过程是：当数据链路刚建立的时候，链路的发送端先向数据传输部分写入一个数据块，写完后，通过数据传输部分的控制器二发送握手信号；然后通过数据传输部分的握手信号检测器二检测应答握手信号是否有效，若应答握手信号已经有效，则写入下一个数据块，同时特征地址产生器二在同步读脉冲的驱动下，产生能够有效驱动存储器组的地址信号，该地址信号驱动存储器组，把数据送上扁平电缆接口二，数据经电缆传输到数据链路接收端；若应答握手信号仍无效，则继续查询，直到其有效。在接下的传输过程中，只要检测到应答握手信号有效，数据综合器就向数据传输器写入一个数据块，然后发送握手信号。这样，通过两个握手信号就在数据链路上建立了持续的数据流。

本发明中的数据接收部分和数据传输部分之间所采用的接口规范和传输的协议框架是：

(1)数据接收器和数据传输器间采用40针扁平电缆连接。其中：电缆的2，4，6，…40脚接地；5，7，9，……35脚分别为D15到D0数据线；1脚悬空；3脚为接收端应答握手信号，37脚为发送端请求握手信号；39脚为同步时钟信。

(2)请求和应答信号采用脉冲信号，脉冲宽度大于100ns为有效。

(3)接收方提供传输的同步时钟脉冲，一次脉冲读两个字节。

传输的协议框架如下：

(1)为满足数据传输的速率要求，采取16位并行数据传输的方式，由接收方提供传输的同步时钟；

(2)数据传送采用突发性工作方式，一次传输32K字节的图像数据；

(3)每次传输都要进行“握手”。

突发性工作方式是与雷达的工作原理相关的，简单来说就是雷达先发出一束一定频率的电波，然后接收该束电磁波的回波信号，再根据回波信号的特性成像。在雷达发送电磁波到等待接收回波信号期间是没有数据产生的，而收到回波信号后，产生图像数据，此数据需及时传送。为提高设备的工作效率，地面数据接收站先缓冲接收到的数据流，当数据量达到1.44Mbyte(3米分辨率的一个图像块)时，再集中传输。因此这种传输方式就要求数据传输部分的传输速率要远大于图像数据的平均传输速率。

以上是本发明的中的数据接收部分、数据传输部分的结构、组成、特点、和工作流程，以及它们之间进行数据传输所采用的接口规范和协议框架。

下面结合附图详细说明本发明

图1：实时地面数据传输链路控制装置总体结构图

本发明由数据接收部分、数据传输部分和扁平电缆线组成，I为数据接收部分，II为数据传输部分，其中数据接收部分包括ISA总线接口一(1)、特征地址译码电路一(2)、控制电路一(3)、握手信号检测电路一(4)、隔离器组一(5)和扁平电缆接口一(6)，数据传输部分包括ISA总线接口二(7)、特征地址译码电路二(8)、控制电路二(9)、握手信号检测电路二(10)、模拟应答信号产生电路二(11)、存储器组和隔离器组电路二(12)、地址产生器(13)和扁平电缆接口二(14)，扁平电缆线(15)连接数据接收部分I和数据传输部分II，数据接收部分I的连接关系是：扁平电缆接口一(1)与隔离器组一(5)和握手信号检测器一(4)连接，握手信号检测器一(4)与ISA总线接口一(1)连接，隔离器组一(5)也与ISA总线接口一(1)连接，ISA总线接口一(1)与特征地址译码器一(2)连接，特征地址译码器一(2)与控制器一(3)连接，控制器一(3)与扁平电缆接口一(6)和隔离器组一(5)连接；数据传输部分II的连接关系是ISA总线接口二(7)与地址产生器二(13)、存储器组和隔离器组二(12)、特征地址译码器二(8)、控制器二(9)、模拟应答信号产生器二(11)连接，特征地址译码器二(8)与控制器二(9)和模拟应答信号产生器二(11)，控制器二(9)与存储器组和隔离器组二(12)、扁平电缆接口二(14)连接，扁平电缆接口二(14)与地址产生器二(11)、握手信号检测器二(10)连接，握手信号检测器二(10)再与ISA总线接口二(7)连接；数据接收部分I和数据传输部分II由扁平电缆线(15)连接。

本发明中的数据接收器和数据传输器在扩展后的地面处理系统的传输应用中，发挥了重要的作用具有以下优点：

1、本发明数据接收部分不仅可以稳定地工作在微机的硬件环境中，而且由于采用了总线隔离技术，使得只在有数据到达时才形成数据进入微机总线的通路，从而有效避免了对总线的干扰。

2、本发明数据传输部分具有难以比拟的优点：

(1)过采用同步传输的方式，使数据传输率提高了近一倍。同步传输方式是指数据链路的接收端经数据接收器从发送端的数据传输器上读取数据的期间，发送端仍然可以利用这段时间向数据传输器写下一块数据，这就极大地减少了发送端和接收端的等待时间，从而明显提高了数据传输率。

(2)通过灵活配置数据传输器上的特征地址(内存映射特征地址、I/O端口操作特征地址)，可以实现多路数据综合器(控制微机)传输方式的扩展：既可以进行同步并行传输，又可以进行同步串行传输。同步并行传输是指多条数据链路可以在同一时间段内同时工作，同步串行传输是指多条数据链路在同一时间段内以分时方式工作。

(3)由于可以产生模拟应答信号ACK2，因此数据传输器本身可以构成一条数据链路，从而可以进行传输协议的单机验证。

(4)数据传输器上的存储器组可以兼容ISA总线的8位和16位的读写方式，这主要是通过对存储器组控制逻辑的设计来实现的。

实施例一

 图1是本发明的基本应用，一个数据接收部分由40芯扁平电缆连接一个数据传输部分。

实施例二

本发明的典型应用：一个数据接收部分由扁平电缆连接数个数据传输部分，它们再分别向接收设备，例如包括：工作站SUN20、打印微机、航迹显示微机、冻结显示微机的进行数据传输。

这一典型应用既实时接收来自接收微机的数据，同时又对数据进行实时的多点传送，即把数据发送给工作站、打印微机、航迹显示微机和冻结显示处理微机。

本实施例可以以两种方式工作：同步并行传输方式和同步串行传输方式，而这两种传输方式主要就是依靠对数据传输部分的不同配置和相应的驱动软件来实现的。

Claims (1)

1.一种实时地面数据传输链路控制装置，特征在于由数据接收部分、数据传输部分和扁平电缆线组成，其中数据接收部分包括ISA总线接口一、特征地址译码器一、控制器一、握手信号检测器一、隔离器组一和扁平电缆接口一，数据从扁平电缆接口一是数据入口，扁平电缆接口一与隔离器组一和握手信号检测器一连接，握手信号检测器一与ISA总线接口一连接，隔离器组一也与ISA总线接口一连接，ISA总线接口一与特征地址译码器一连接，特征地址译码器一与控制器一连接，控制器一与扁平电缆接口一和隔离器组一连接，数据传输部分包括ISA总线接口二、特征地址译码器二、控制器二、握手信号检测器二、模拟应答信号产生器、存储器组和隔离器组二、地址产生器二和扁平电缆接口二，ISA总线接口二与地址产生器二、存储器组和隔离器组二、特征地址译码器二、控制器二、模拟应答信号产生器连接，特征地址译码器二与控制器二连接和模拟应答信号产生器，控制器二与存储器组和隔离器组二连接、扁平电缆接口二连接，扁平电缆接口二与地址产生器二、握手信号检测器二连接，握手信号检测器二再与ISA总线接口二连接。