CN212875827U - Hsc串行总线主机通讯控制板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了HSC串行总线主机通讯控制板，所述主机通讯控制板由三个SFP光纤通讯模块、核心通讯处理单元、PCI‑E接口、BLVDS接口、本地设备接入检测、辅助处理器单元和供电单元组成，该所述主机通讯板设计了三个光纤通讯接口，采用SFP模块插座，采用单模千兆SFP光纤模块与其他远程的串行总线通讯板进行互联通讯，且所述核心通讯处理单元由10M04SCE144 FPGA完成。该HSC串行总线主机通讯控制板，运行在计算机上的控制软件通过HSC数据通讯驱动程序与主机通讯控制板通讯，控制软件通过查询主机通讯控制板获取与该卡连接的所有设备信息，并通过主机通讯控制板访问指定的控制板卡，主机通讯控制板还设有辅助处理器，便于处理大量计算的任务。

Description

HSC串行总线主机通讯控制板

技术领域

本实用新型涉及控制板技术领域，具体为HSC串行总线主机通讯控制板。

背景技术

HSC串行总线主机通讯控制板(后面简称主机通讯控制板)是基于PCI-E总线的通讯控制板，是HSC总线工业控制系统的核心通讯单元。主机通讯控制板通过三个光纤接口与其他HSC串行总线通讯板通讯，获取其他HSC串行总线通讯板上所挂接设备的信息，并对这些设备统一管理。主机通讯控制板还具有本地HSC串行总线，负责管理连接到主机通讯控制板HSC总线上的设备。

而目前现有技术对使用基于HSC串行总线结构的控制系统，提供分机中HSC通讯控制板与控制主机的互联通讯，通过HSC驱动程序，无法为控制软件直接访问HSC总线设备提供访问通道，为此，提出HSC串行总线主机通讯控制板。

实用新型内容

本实用新型提供如下技术方案：HSC串行总线主机通讯控制板，所述主机通讯控制板由三个SFP光纤通讯模块、核心通讯处理单元、PCI-E接口、BLVDS接口、本地设备接入检测、辅助处理器单元和供电单元组成，该所述主机通讯板设计了三个光纤通讯接口，采用SFP模块插座，采用单模千兆SFP光纤模块与其他远程的串行总线通讯板进行互联通讯，且所述核心通讯处理单元由10M04SCE144 FPGA完成，主机的PCI-E接口由芯片IT8893E桥接芯片完成，将PCI-E接口转换成PCI-32接口后接入所述核心通讯处理单元，HSC串行总线通过DIN41612欧式插头与高速通讯底板连接，辅助处理器由STM32F446RCT6处理器构成，处理器通过两条SPI总线与信号处理单元通讯，所述供电单元采用TPS5430芯片构成开关式降压稳压电路，输出3.3V电压。

优选的，光纤数据收发单元设置有LED通讯指示灯，指示当前光纤收发器的工作状态。

优选的，本地HSC串行总线：集成一个SERDES串行解调器，使用BLVDS接口与高速通讯背板连接，对本地HSC串行总线设备检测、配置和通讯，检测HSC串行总线上设备插入和拔出的状态。

优选的，核心通讯处理单元在计算机内存中映射的内存长度为256MB。

优选的，核心通讯处理单元根据控制软件发送的地址信息，寻址到正确端口和设备，将数据转发出去，接收来自其他总线通讯控制板的数据，并在本地缓存。

优选的，通过两路SPI总线与辅助处理器通讯，通讯速率分别为48Mbps和20Mbps。

与现有技术相比，本实用新型提供了HSC串行总线主机通讯控制板，具备以下有益效果：该HSC串行总线主机通讯控制板，运行在计算机上的控制软件通过HSC数据通讯驱动程序与主机通讯控制板通讯，控制软件通过查询主机通讯控制板获取与该卡连接的所有设备信息，并通过主机通讯控制板访问指定的控制板卡，主机通讯控制板还设有辅助处理器，便于处理大量计算的任务。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型单模千兆SFP光纤模块与其他远程的串行总线通讯板的电路图；

图3为本实用新型核心通讯处理单元电路图；

图4为本实用新型PCI-E接口转换成PCI-32接口后接入核心通讯处理单元的电路图；

图5为本实用新型中设备接入检测通过检测与通讯底板连接的针脚电平来判断设备插入或者拔出的状态的电路图。

图6为本实用新型中辅助处理器的电路图；

图7为本实用新型中电源降压单元的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-7所示，HSC串行总线主机通讯控制板，所述主机通讯控制板由三个SFP光纤通讯模块、核心通讯处理单元、PCI-E接口、BLVDS接口、本地设备接入检测、辅助处理器单元和供电单元组成，该所述主机通讯板设计了三个光纤通讯接口，采用SFP模块插座，采用单模千兆SFP光纤模块与其他远程的串行总线通讯板进行互联通讯，且所述核心通讯处理单元由10M04SCE144FPGA完成，主机的PCI-E接口由芯片IT8893E桥接芯片完成，将PCI-E接口转换成PCI-32接口后接入所述核心通讯处理单元，HSC串行总线通过DIN41612欧式插头与高速通讯底板连接，辅助处理器由STM32F446RCT6处理器构成，处理器通过两条SPI总线与信号处理单元通讯，所述供电单元采用TPS5430芯片构成开关式降压稳压电路，输出3.3V电压。

光纤数据收发单元设置有LED通讯指示灯，指示当前光纤收发器的工作状态。

本地HSC串行总线：集成一个SERDES串行解调器，使用BLVDS接口与高速通讯背板连接，对本地HSC串行总线设备检测、配置和通讯，检测HSC串行总线上设备插入和拔出的状态。

核心通讯处理单元在计算机内存中映射的内存长度为256MB。

核心通讯处理单元根据控制软件发送的地址信息，寻址到正确端口和设备，将数据转发出去，接收来自其他总线通讯控制板的数据，并在本地缓存。

通过两路SPI总线与辅助处理器通讯，通讯速率分别为48Mbps和20Mbps。

需要说明的是，主机通讯控制板由三个SFP光纤通讯模块、核心通讯处理单元、PCI-E接口、BLVDS接口、本地设备接入检测、辅助处理器单元和供电单元组成，如图1所示。

1、主机通讯板设计了三个光纤通讯接口，采用SFP模块插座，采用单模千兆SFP光纤模块与其他远程的串行总线通讯板进行互联通讯，如图2所示。

2、核心通讯处理单元由10M04SCE144 FPGA完成，使用Verilog硬件描述语言实现以下功能：

光纤数据收发：集成了三个SERDES串行解串器，完成光纤数据的串并转换，使用LVDS接口与光纤模块连接；光纤数据收发单元设置有LED通讯指示灯，指示当前光纤收发器的工作状态；

本地HSC串行总线：集成一个SERDES串行解调器，使用BLVDS接口与高速通讯背板连接。对本地HSC串行总线设备检测、配置和通讯，检测HSC串行总线上设备插入和拔出的状态，对于插入的设备自动查询该设备的类型及能力，并分配资源；对于拔出的设备回收资源，并实时通知远程主控设备新设备的加入和拔出。

实现HSC高速通讯协议，完成数据帧的接收、发送、解包、组包以及数据校验，数据校验错误时，要求发送数据的设备数据重发。对于要发送的数据组包，加入校验后发送，并根据接收设备的要求进行数据重发。

实现PCI接口协议，完成系统上电后的寄存器初始化工作，在系统启动配置期间，根据计算机分配的资源完成自身资源的配置工作，将内部存储器映射到计算机的内存空间；核心通讯处理单元在计算机内存中映射的内存长度为256MB；

数据映射、缓存和转发：核心通讯处理单元将连接的HSC总线通讯卡的做为一个存储设备按照1MB长度的页面映射到本地内存，控制软件可以像访问本地内存一样访问核心通讯处理单元的内存；核心通讯处理单元根据控制软件发送的地址信息，寻址到正确端口和设备，将数据转发出去；接收来自其他总线通讯控制板的数据，并在本地缓存。

通过两路SPI总线与辅助处理器通讯，通讯速率分别为48Mbps和20Mbps。辅助处理器的内存按照4KB页面长度映射到核心通讯处理单元的内存后，再配合驱动程序将该内存内容映射到计算机内存中，从而完成辅助处理器内存控件到计算机内存的映射，控制软件就可以像访问本地内存一样访问辅助处理器的内存；

核心通讯处理单元如图3所示。

与主机的PCI-E接口由芯片IT8893E桥接芯片完成，将PCI-E接口转换成PCI-32接口后接入核心通讯处理单元，如图4所示。

HSC串行总线通过DIN41612欧式插头与高速通讯底板连接，RX和TX两对BLVDS信号线。由于传输线减少，大大简化了通讯底板的设计；由于采用BLVDS传输，也大大提高了信号的抗干扰能力，保证了通讯的可靠性；

设备接入检测通过检测与通讯底板连接的针脚电平来判断设备插入或者拔出的状态，电路图如图5所示。

辅助处理器由STM32F446RCT6处理器构成，处理器通过两条SPI总线与信号处理单元通讯。辅助处理器主要是完成辅助运算功能，例如脱开主控设备后，由辅助处理器完成一些控制功能；辅助处理器单元具有电池供电的掉电保护数据区，可在掉电期间保护重要的数据；电路图如图6所示。

供电单元采用TPS5430芯片构成开关式降压稳压电路，输出3.3V电压，电路图如图7所示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.HSC串行总线主机通讯控制板，其特征在于：所述主机通讯控制板由三个SFP光纤通讯模块、核心通讯处理单元、PCI-E接口、BLVDS接口、本地设备接入检测、辅助处理器单元和供电单元组成，该所述主机通讯板设计了三个光纤通讯接口，采用SFP模块插座，采用单模千兆SFP光纤模块与其他远程的串行总线通讯板进行互联通讯，且所述核心通讯处理单元由10M04SCE144FPGA完成，主机的PCI-E接口由芯片IT8893E桥接芯片完成，将PCI-E接口转换成PCI-32接口后接入所述核心通讯处理单元，HSC串行总线通过DIN41612欧式插头与高速通讯底板连接，辅助处理器由STM32F446RCT6处理器构成，处理器通过两条SPI总线与信号处理单元通讯，所述供电单元采用TPS5430芯片构成开关式降压稳压电路，输出3.3V电压。

2.根据权利要求1所述的HSC串行总线主机通讯控制板，其特征在于：光纤数据收发单元设置有LED通讯指示灯，指示当前光纤收发器的工作状态。

3.根据权利要求1所述的HSC串行总线主机通讯控制板，其特征在于：本地HSC串行总线：集成一个SERDES串行解调器，使用BLVDS接口与高速通讯背板连接，对本地HSC串行总线设备检测、配置和通讯，检测HSC串行总线上设备插入和拔出的状态。

4.根据权利要求1所述的HSC串行总线主机通讯控制板，其特征在于：核心通讯处理单元在计算机内存中映射的内存长度为256MB。

5.根据权利要求1所述的HSC串行总线主机通讯控制板，其特征在于：核心通讯处理单元根据控制软件发送的地址信息，寻址到正确端口和设备，将数据转发出去，接收来自其他总线通讯控制板的数据，并在本地缓存。

6.根据权利要求1所述的HSC串行总线主机通讯控制板，其特征在于：通过两路SPI总线与辅助处理器通讯，通讯速率分别为48Mbps和20Mbps。

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