CN111800234B - 一种双冗余以太网与智能1553b总线的转换电路 - Google Patents

一种双冗余以太网与智能1553b总线的转换电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，数据处理平台与FPGA电路通过PCIE接口连接，1553B控制器与FPGA电路通过1553B接口连接；控制站点与每个交换机通过以太网连接，每个交换机与以太网终端连接，每个交换机通过以太网与每个智能1553B板连接，每个智能1553B板通过1553B总线与1553B总线子***连接，两个智能1553B板之间连接互相检测心跳信号；1553B控制器与1553B总线子***形成逻辑映射关系；控制站点对每个智能1553B板上的1553B控制器进行配置；FPGA电路对PCIE接口数据的协议进行解析。本发明实现通讯数据的实时可靠互联。

Description

一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路
技术领域
本发明属于以太网和1553B总线互联技术领域，具体涉及一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路。
背景技术
目前没有专用的双冗余以太网和智能1553B总线的转换电路，1553B总线和以太网的数据交换都是通过***主板统一处理，1553B总线远程终端和以太网终端之间通信效率低下，***CPU占用率高，影响***整体性能。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，实现通讯数据的实时、可靠互联。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，包括两个智能1553B板、两个交换机、控制站点、以太网终端和1553B总线子***，每个所述智能1553B板包括数据处理平台、FPGA电路和1553B控制器，所述数据处理平台与所述FPGA电路通过PCIE接口连接，所述1553B控制器与所述FPGA电路通过1553B接口连接；所述控制站点与每个所述交换机通过以太网连接，每个所述交换机通过以太网与所述以太网终端连接，每个所述交换机通过以太网与每个所述智能1553B板连接，每个所述智能1553B板通过1553B总线与所述1553B总线子***连接，两个所述智能1553B板之间连接互相检测心跳信号；所述1553B控制器与所述1553B总线子***形成逻辑映射关系；所述控制站点用于对每个所述智能1553B板上的所述1553B控制器进行配置；所述FPGA电路用于对所述PCIE接口数据的协议进行解析，完成对所述1553B接口的数据传输。
进一步地，所述逻辑映射关系为：每个所述智能1553B板集成两路所述1553B控制器，每个所述智能1553B板上的两路所述1553B控制器能同时实现一路BC站点与一路RT站点或者一路RT站点与一路RT站点，以上站点通过配置文件映射到相应的1553B总线子***，即同一时刻1553B总线子***的站点个数限制最大为2；当所述1553B控制器为BC模式时，智能1553B板将BC的消息转换为MT消息转发给1553B总线子***中的远程监测站点，同时虚拟实现一个RT站点；当所述1553B控制器为RTMT模式时，智能1553B板将1553B控制器初始化为RTMT模式，实现RTMT站点功能，同时虚拟出一路RT站点。
进一步地，两个所述智能1553B板之间通过RS232总线连接。
进一步地，所述以太网终端包括第一以太网终端、第二以太网终端、…、第m-1以太网终端和第m以太网终端，其中，m取大于等于4且小于等于255的自然数。
进一步地，所述1553B总线子***包括第一1553B总线子***、第二1553B总线子***、…、第n-1 1553B总线子***和第n 1553B总线子***，其中，n取大于等于4且小于等于32的自然数。
进一步地，所述数据处理平台采用龙芯2K数据处理平台。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明实现自适应1553B通讯的BC与RT模式，BC与RTMT模式，或者RT与RT模式与以太网终端的互联。以太网通讯接口采用冗余设计，提高了以太网通信的可靠性；智能1553B板采用冗余设计，提高了***互联的可靠性，使得***运行不受局部故障的影响。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路***框图；
图2是智能1553B驱动软件功能框图。
1-以太网；2-RS232总线；3-1553B总线；4-指令数据；5-状态数据；6-内部自定义接口；A-智能1553B板；A01-数据处理平台；A02-FPGA电路；A021-PCIE接口；A022-1553B接口；A03-1553B控制器；B-交换机；C-控制站点；D-以太网终端；D1-第一以太网终端；D2-第二以太网终端；Dm-1-第m-1以太网终端；Dm-第m以太网终端；E-1553B总线子***；E1-第一1553B总线子***；E2-第二1553B总线子***；En-1-第m-1 1553B总线子***；En-第m 1553B总线子***；F-监控1553B驱动软件；G-战旗操作***；G1-用户接口模块；H-骊山九天操作***；H1-驱动中间层；H2-驱动库。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
作为本发明的某一具体实施方式，如图1所示，一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，包括两个智能1553B板A、两个交换机B、控制站点C、以太网终端D和1553B总线子***E，以太网终端D包括第一以太网终端D1、第二以太网终端D2、…、第m-1以太网终端Dm-1和第m以太网终端Dm，其中，m取大于等于4且小于等于255的自然数；1553B总线子***E包括第一1553B总线子***E1、第二1553B总线子***E2、…、第n-1 1553B总线子***En-1和第n 1553B总线子***En，其中，n取大于等于4且小于等于32的自然数，优选的，1553B总线子***E为1Mbps 1553B总线子***。
每个智能1553B板A包括数据处理平台A01、FPGA电路A02和1553B控制器A03，数据处理平台A01与FPGA电路A02通过PCIE接口A021连接，1553B控制器A03与FPGA电路A02通过1553B接口A022连接，FPGA电路A02用于对PCIE接口A021数据的协议进行解析，完成对1553B接口A022的数据传输。每个智能1553B板A集成两路1553B控制器A03，两路1553B控制器A03能同时实现BC与RT模式、BC与RTMT模式或者RT与RTMT等模式。优选的，数据处理平台A01采用龙芯2K数据处理平台。
控制站点C与每个交换机B通过以太网1连接，每个交换机B通过以太网1与以太网终端D连接，每个交换机B通过以太网1与每个智能1553B板A连接，每个智能1553B板A通过1553B总线3与1553B总线子***E连接，两个智能1553B板A之间通过RS232总线2连接互相检测心跳信号。
1553B控制器A03与1553B总线子***E形成逻辑映射关系，具体的，逻辑映射关系为：每个智能1553B板A集成两路1553B控制器A03，每个智能1553B板A上的两路1553B控制器A03能同时实现一路BC站点与一路RT站点或者一路RT站点与一路RT站点，以上站点通过配置文件映射到相应的1553B总线子***E，即同一时刻1553B总线子***E的站点个数限制最大为2；当1553B控制器A03为BC模式时，智能1553B板A将BC的消息转换为MT消息转发给1553B总线子***E中的远程监测站点(转发IP及端口有配置文件获取)，同时虚拟实现一个RT站点；当1553B控制器A03为RTMT模式时，智能1553B板A将1553B控制器A03初始化为RTMT模式，实现RTMT站点功能，同时虚拟出一路RT站点。
控制站点C用于对每个智能1553B板A上的1553B控制器A03进行配置，具体的，控制站点C通过以太网，完成智能1553B板A上的1553B控制器A03配置，配置后，智能1553B板A上的1553B控制器A03与1553B总线子***E形成逻辑映射关系。1553B总线子***E按照映射的功能(BC/RT/RTMT)角色与智能1553B板A进行通信，智能1553B板A通过网络接口与以太网终端D进行通信，1553B总线子***E最终获取到以太网终端D相应的信息。
以太网终端D通过网络接口与1553B板A进行通信。
在某一实施例中，实现100\1000M以太网和智能1553B总线的自适应通讯数据协议转换。整个***的以太网接口和智能1553B板均采用冗余设计，实现通讯数据的实时、可靠互联。
本实施例中，实现双冗余以太网与智能1553B总线之间通讯的自适应数据协议转换，解决如何可靠、实时的实现100\1000M以太网和1553B总线协议的转换的问题，以太网接口和智能1553B板均采用冗余设计，本实施例从硬件和软件两方面实现，如下：
硬件方面：
双冗余以太网和智能1553B总线转换电路***设计框图如图1所示，实现双冗余100\1000M以太网和智能1553B的双路冗余互联。***中有两个交换机(实现主、备冗余)，两个智能1553B板及一个控制板卡，控制板卡作为智能1553B的控制站点。两个智能1553B板之间通过RS232互相检测心跳信号，实现主备冗余。100\1000M以太网交换机，具有多个端口，通过2个主、备交换机连接实现与多个以太网终端的以太网接口冗余桥联。
整个***在配套软件的驱动下通过智能1553B板和交换板实现若干1553B以太网终端与各以太网接口终端的自适应数据交互。
软件方面：
智能1553B驱动软件按照软件模块功能划分为3个软件模块，组成框图如图2所示，主要由用户接口模块G1、驱动中间层H1及驱动库H2组成，用户接口模块G1运行在以太网终端D的战旗操作***G上。用户接口模块G1所提供接口遵循通用1553B接口使用方式，提供1553B板的远程网络调用功能(远程调用时，遵循定义的通信协议)，提供基础功能及软件拓展功能，软件拓展功能需匹配用户使用场景。驱动中间层H1及驱动库H2运行于智能1553B板卡端，对用户不可见。
本发明***内的两块智能1553B板根据IP地址确定主、备关系，主、备智能1553B板之间通过两路RS232总线连接心跳信号，同时将心跳信号通过网络上传给控制站点。主智能1553B板心跳信号异常时，断开主1553B板的线路连接，切换到备份1553B板，同时通过网络通知控制站点，备份1553B板接入1553B总线。
智能1553B板默认设计集成两路1553B控制器，两路控制器硬件上能同时实现一路BC与一路RT，一路BC与一路RTMT，或者一路RT与一路RTMT等。同一时刻1553B总线子系映射的RT站点个数限制最大为2。
依据上述工作原理，可以实现以太网与智能1553B总线子***之间通讯的自适应、快速和可靠的通讯数据协议自动转换。
本发明自主研发设计，提出了一种自适应1553B总线和100\1000M以太网总线的互联策略。以太网通讯接口、智能1553B板均采用冗余设计，在满足***使用要求的条件下提高了整个用户***的平均无故障时间(MTBF)。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，其特征在于，包括两个智能1553B板（A）、两个交换机（B）、控制站点（C）、以太网终端（D）和1553B总线子***（E），每个所述智能1553B板（A）包括数据处理平台（A01）、FPGA电路（A02）和1553B控制器（A03），所述数据处理平台（A01）与所述FPGA电路（A02）通过PCIE接口（A021）连接，所述1553B控制器（A03）与所述FPGA电路（A02）通过1553B接口（A022）连接；所述控制站点（C）与每个所述交换机（B）通过以太网（1）连接，每个所述交换机（B）通过以太网（1）与所述以太网终端（D）连接，每个所述交换机（B）通过以太网（1）与每个所述智能1553B板（A）连接，每个所述智能1553B板（A）通过1553B总线（3）与所述1553B总线子***（E）连接，两个所述智能1553B板（A）之间连接互相检测心跳信号；所述1553B控制器（A03）与所述1553B总线子***（E）形成逻辑映射关系；所述控制站点（C）用于对每个所述智能1553B板（A）上的所述1553B控制器（A03）进行配置；所述FPGA电路（A02）用于对所述PCIE接口（A021）数据的协议进行解析，完成对所述1553B接口（A022）的数据传输；
所述逻辑映射关系为：每个所述智能1553B板（A）集成两路所述1553B控制器（A03），每个所述智能1553B板（A）上的两路所述1553B控制器（A03）能同时实现一路BC站点与一路RT站点或者一路RT站点与一路RT站点，以上站点通过配置文件映射到相应的1553B总线子***（E），即同一时刻1553B总线子***（E）的站点个数限制最大为2；当所述1553B控制器（A03）为BC模式时，智能1553B板（A）将BC的消息转换为MT消息转发给1553B总线子***（E）中的远程监测站点，同时虚拟实现一个RT站点；当所述1553B控制器（A03）为RTMT模式时，智能1553B板（A）将1553B控制器（A03）初始化为RTMT模式，实现RTMT站点功能，同时虚拟出一路RT站点。
2.根据权利要求1所述的一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，其特征在于，两个所述智能1553B板（A）之间通过RS232总线（2）连接。
3.根据权利要求1所述的一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，其特征在于，所述以太网终端（D）包括第一以太网终端（D1）、第二以太网终端（D2）、…、第m-1以太网终端（Dm-1）和第m以太网终端（Dm），其中，m取大于等于4且小于等于255的自然数。
4.根据权利要求1所述的一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，其特征在于，所述1553B总线子***（E）包括第一1553B总线子***（E1）、第二1553B总线子***（E 2）、…、第n-1 1553B总线子***（E n-1）和第n 1553B总线子***（En），其中，n取大于等于4且小于等于32的自然数。
5.根据权利要求1所述的一种双冗余以太网与智能1553B总线的转换电路，其特征在于，所述数据处理平台（A01）采用龙芯2K数据处理平台。
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