CN202818343U - 设备间数据传输装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种设备间数据传输装置与系统，其中，上述装置与第一设备连接，包括：数据接口，与通信线缆连接，与通信线缆相配合，用于与第二设备通信连接，作为与第二设备进行数据交互的数据传输载体；通信线缆，用于物理连接第一设备和所述第二设备；通信数据管理件，与数据接口连接，用于基于PCI-express总线协议分别对第一设备的外设设备和第二设备的外设设备通过内存直接访问DMA模式实现第一设备和第二设备间的内存映射和数据传输。采用本实用新型提供的上述技术方案，可以实现G比特级别的可靠高速数据传输，同时降低数据传输对系统性能的影响，提高工业现场可靠，高效数据通讯的能力。

Description

设备间数据传输装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电子通信领域，具体而言，涉及一种设备间数据传输装置及系统。

背景技术

在数据通信领域特别是工业通信领域，随着自动化技术的提高，需要传输的数据量越来越大，对数据通信的方法要求越来越高，从最早的异步串行通信到工业以太网，但是对于类似智能电网的基于IEC61850的通讯信息记录装置来说，还是需要一种速度更高，数据传输本身对CPU的占用率更低的传输方式。

目前，RS232/RS485等串行异步通讯接口广泛应用于工业现场对速度要求不高的通讯领域。这种通讯端口的数据吞吐量通常在每秒钟1M bits以下。

工业以太网的应用也日趋广泛，在长距离，高速度传输领域占有一定的优势，但是也存在着对设备的硬件要求高，通讯硬件成本高的问题。这种方式的传输速度通常在每秒种几百M bits以下，而且对CPU的要求非常高。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中，数据传输速度低，硬件成本高等技术问题，本实用新型主要目的在于提供一种设备间数据传输装置及系统，以至少解决上述问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种设备间数据传输装置，与第一设备连接，包括：数据接口，与通信线缆连接，与通信线缆相配合，用于与第二设备通信连接，作为与所述第二设备进行数据交互的数据传输载体；通信线缆，用于物理连接所述第一设备和所述第二设备；通信数据管理件，与所述数据接口连接，用于基于PCI-express总线协议分别对所述第一设备的外设设备和所述第二设备的外设设备通过内存直接访问DMA模式实现所述第一设备和第二设备间的内存映射和数据传输。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种设备间数据传输系统，包括：第一设备和第二设备，第一设备和所述第二设备均包括：以上所述的装置。

通过本实用新型，采用能够灵活的配置应用解决方案，可实现G比特级别的可靠高速数据传输，同时降低数据传输对系统性能的影响，提高工业现场可靠，高效数据通讯的能力。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为根据本实用新型实施例的设备间数据传输装置的结构框图；

图2为根据本实用新型实施例的设备间数据传输系统的结构示意图；

图3为根据本实用新型实施例的设备间数据传输系统的原理示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本实用新型实施例的设备间数据传输装置的结构框图。如图1所示，该装置与第一设备相连，包括：

数据接口101，与通信线缆103连接并与通信线缆103相配合，用于与第二设备通信连接，作为与第二设备进行数据交互的数据传输载体；该数据接口101在具体实施时可以为以下实现形式：

通讯接口(即数据接口)包含地线(GND)，时钟参考(CLOCK+/CLOCK-)，数据发送线(TX+/TX-)信号，数据接收线(RX+/RX-)，设备通知信号(PRSNT#)，重新启动信号(PERST#)。通讯接口接插件采用符合HDIM 1.4a规范的接插件

通信线缆103，用于物理连接所述第一设备和所述第二设备；在具体实施时，该通信线缆采用符合HDIM 1.4a规范的电缆

通信数据管理件105，与数据接口101连接，用于基于PCI-express总线协议分别对第一设备的外设设备和第二设备的外设设备通过内存直接访问DMA模式实现第一设备和第二设备间的内存映射和数据传输。其中，在具体实施时可以采用以下实现形式：

内置了符合PCI-express 2.0规范的数据管理协议，其中包含8B-10B的编码和解码部分，隐含时钟于数据中，以及虚拟连接等技术。同时也包含了系统资源分配和释放机制，内存资源的相互映射机制。

上述装置还包括：电磁兼容EMC防护件107，与数据接口101连接，用于屏蔽对数据接口101接收的数据进行的电磁干扰。

上述EMC防护件107可以采用能量泻放线路实现，例如符合安全规范的电容，通过电容的泻放电流特性，把突发的高压高频能量泻放到大地系统当中去。

上述数据接口101和通信线缆103分别为符合HDIM1.4规范的数据接口和通信线缆。

上述通信线缆103为抗干扰的差分数据线或交叉屏蔽线缆。

上述装置还包括：热插拨控制件109，与所述通信接口连接，用于动态调整所述第一设备和所述第二设备占用的资源。

在本实施例中还提供了一种设备间数据传输系统，包括：第一设备和第二设备，第一设备和所述第二设备均包括：以上所述的装置。

在本发明的一个优选实施方式中，第一设备的外设设备为多个，第二设备的外设设备为多个。

实施例1

本实施例提供一种工业通讯设备间数据传输的电路装置，以解决现有工业通讯现场中数据吞吐能力不高，成本居高不下的问题。本实施例主要思想在于：在大流量的数据传输领域引入PCI-express的通讯机制，每秒钟的数据吞吐量在2G bits以上。同时由于采取DMA直接映射的方式对CPU其他的工作影响非常小，对硬件的性能要求就大大降低。

为实现上述目的，本实施例公开了一种电力二次设备高速可靠的数据传输的电路装置。该电路装置包括数据接口部分，线缆部分，EMC防护部分，通讯数据管理部分，热插拔控制部分。所述的数据传输方式通过PCI-express总线实现。所述的热插拔控制部分通过系统软件分配和清楚对应的资源来实现。采用了本实用新型的技术方案，能够灵活的配置应用解决方案，实现G比特级别的可靠高速数据传输，同时降低数据传输对系统性能的影响，提高工业现场可靠，高效数据通讯的能力。

为达到上述目的，本实施例提供了一种工业现场主机数据间高效，便捷通讯的新方式：

如图2所示，本实施例包含：包括以下几个部分：数据接口，通信线缆，EMC防护，通讯数据管理，热插拔控制。

整个通讯过程的协议结构(如图3)可以分为物理层，数据联络层，协议层，管理层几个部分。物理层中包含了传输线缆，和传输接插件，还有EMC保护线路。

传输线缆符合HDMI 1.4规范采用屏蔽的双绞线，能够满足5G BPS波特率以上的差分串行信号可靠传输。

传输接插件采用符合HDMI 1.4规范的接插件，并且把地线(GND)，时钟参考(CLOCK+/CLOCK-)，数据发送线(TX+/TX-)信号，数据接收线(RX+/RX-)，设备通知信号(PRSNT#)，重新启动信号(PERST#)分配到接插件上。

EMC保护线路可以把由于电缆传输带来的外界干扰能量安全的泻放到机壳地上，只要机壳地和自然界大地接触良好就可以有效的屏蔽传输带来的干扰。

除了上述的功能外物理层还有主要的职责是组成2个差分的数据对来传输数据，同时也包含了热插拔的硬件功能。还把需要传输和接收的数据做并行到串行或串行到并行的转换，这样对外通讯的数据都用2个差分对来传输。

在数据联络层主要的职责是连接的管理和数据的校验，数据校验包含发现错误和纠正错误，同时这一层还把物理层的数据包做了包装(或者是解除包装)为符合为协议层的数据格式，为数据和协议层通讯建立通道。

协议层的主要职责是封装(或者解开封装)32bits的内存地址空间和64bits的扩展内存地址空间，从而形成数据传输和地址空间的联系。对真邪地址空间的访问通过读或写的方式，协议层会把这些访问转换成对应的数据包。同时协议层也是数据联络层和管理层之间的桥梁。

管理层具有与PCI2.0规范兼容的配置机制，能够探测到外部设备的连接和断开的状态(这些通过专门的中断机制完成)，根据这些状态来调用和释放相应的地址资源(外部设备的种类不同对应资源的种类和大小也不同)，然后在这些资源的基础上加载和卸载外设的驱动程序，来达到对外设的控制的目的。

通过以上各个功能单元的组织，另外一个主机的内存就像一个外部设备一样被第一个主机利用，这样一来对使用者来说两个主机间数据的传输就像在一个主机的两片内存间数据操作一样简单，而且在实际的过程中整个数据传输过程不需要CPU参与，都由对应的DMA控制器来操作，只是在一段传输结束后通知CPU，这样大大降低了CPU的负担。

综上所述，本实用新型实施例具有以下有益的效果：

1，通讯主机之间数据传输的带宽扩宽到每秒2G bits。

2，工业主机配置外部设备设方便灵活，而且可以把功耗大的元器件分布在不同的机箱中，大大的提高了设备运行的可靠性和稳定性。

3，同样的数据传输流量对比其他方式降低了CPU的占用率，使系统可靠运行的同时，也给其他的应用程序预留了更多的资源。

4，连接设置方式灵活，方便，特别适合工业现场负责的环境。

5，具有即插即用能力，使通讯主机间的资源分配动态运行，达到灵活，高效的目的。

6，外部设备和主机实现分体式架构，可以实现多个主机控制一个外部设备，使主机系统具有冗余能力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种设备间数据传输装置，与第一设备连接，其特征在于，包括：

数据接口，与通信线缆连接，与通信线缆相配合，用于与第二设备通信连接，作为与所述第二设备进行数据交互的数据传输载体；

通信线缆，用于物理连接所述第一设备和所述第二设备；

通信数据管理件，与所述数据接口连接，用于基于PCI-express总线协议分别对所述第一设备的外设设备和所述第二设备的外设设备通过内存直接访问DMA模式实现所述第一设备和第二设备间的内存映射和数据传输。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：电磁兼容EMC防护件，与所述数据接口连接，用于屏蔽对所述数据接口接收的数据进行的电磁干扰。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述EMC防护件为能量泻放线路。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据接口和所述通信线缆分别为符合HDIM1.4规范的数据接口和通信线缆。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信线缆为抗干扰的差分数据线或交叉屏蔽线缆。

6.根据权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

热插拨控制件，与所述通信接口连接，用于动态调整所述第一设备和所述第二设备占用的资源。

7.一种设备间数据传输系统，包括：第一设备和第二设备，其特征在于，所述第一设备和所述第二设备均包括：权利要求1至6任一项所述的装置。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一设备的外设设备为多个，所述第二设备的外设设备为多个。

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