CN113193931B - 一种arinc818节点时间确定性传输装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于计算机通信技术，涉及一种ARINC818节点时间确定性传输装置及方法，在ARINC818发送节点通过确定时间偏差，并自动识别当前图像数据格式结合ICD存储单元信息确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由ARINC818发送控制单元控制在帧起始标识符与容器头起始标识符之间补足或减少时间偏差。在ARINC818接收节点通过确定时间偏差，并自动识别当前图像数据帧容器头格式信息结合ICD存储单元确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由图像采集控制单元控制在输出的图像数据时序的前向消隐区内增加或补足时间偏差。本发明时钟偏差校准精度高，自动实现对图像的识别判断，适用于各型跨时钟域数据的时间确定性传输。

Description

一种ARINC818节点时间确定性传输装置及方法
技术领域
本发明属于计算机通信技术，涉及一种ARINC818节点时间确定性传输装置及方法。
背景技术
ARINC818节点应用于新一代机载航电***中，提供专用高速数字视频总线传输支持，实现图像的高速、无损传输。当图像数据帧在ARINC818发送节点与ARINC818接收节点间的传输过程中，由于时钟采用非同源设计，ARINC818发送节点本地时钟域、ARINC818链路时钟域及ARINC818接收节点本地时钟域之间存在时钟偏差，在实现图像数据同步传输的过程中势必会由于时钟偏差累积而导致图像数据同步丢失的情况。
发明内容
本发明的目的是，提供一种ARINC818节点时间确定性传输装置及方法，实现了图像数据在ARINC818发送节点->ARINC818链路->ARINC818接收节点传输过程中的同步校准和时间确定性传输。
本发明的技术解决方案是，提供一种ARINC818节点时间确定性传输方法，在ARINC818发送节点设计通过图像同步对比单元实现对图像采送单元解析的场同步信号时间点和ARINC818发送控制单元发出的SOFi1或SOFi3帧起始标识符时间点之间的时间偏差确定，并自动识别当前图像数据格式结合ICD存储单元信息确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由ARINC818发送控制单元控制在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间补足或减少时间偏差。在ARINC818接收节点设计通过图像同步对比单元实现对ARINC818接收控制单元解析的SOFi1或SOFi3帧起始标识符时间点和图像采集控制单元发出的场同步信号时间点之间的时间偏差确定，并自动识别当前图像数据帧容器头格式信息结合ICD存储单元确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由图像采集控制单元控制在输出的图像数据时序的前向消隐区内增加或补足时间偏差。从而实现了图像数据在ARINC818发送节点->ARINC818链路->ARINC818接收节点传输过程中的同步校准和时间确定性传输。
本发明的优点是：
1)时钟偏差校准精度高：针对每副图像实现本地时钟域与链路时钟域之间实时钟的偏差检测和校准；
2)图像ICD自动识别判断：自动对接收到的图像数据或ARINC818数据帧进行识别判断并结合ICD信息实现匹配以获取图像时钟信息；
3)可复用性强：结构机理简单，逻辑可复用性强，适用于各型跨时钟域数据的时间确定性传输。
附图说明
图1为ARINC818节点时间确定性传输装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对实施方式进行具体说明。
ARINC818节点时间确定性传输方法基于ARINC818发送节点时间确定性传输电路及方法和ARINC818接收节点时间确定性传输电路及方法设计实现。
(1)ARINC818发送节点时间确定性传输电路及方法
ARINC818发送节点时间确定性传输电路及方法由图像采送单元、图像同步比对单元、同步比对寄存器、ARINC818发送控制单元、ICD存储单元、ARINC818 MAC、本地时钟和ARINC818接口时钟组成。其中：
图像采送单元接收原始图像，基于本地时钟工作，读取ICD存储单元存放的ICD文件信息并与当前图像数据格式参数进行匹配，确定当前ARINC818发送节点所处理图像的前向消隐区时间T、图像采样时间t，并将这些解析出的参数信息与图像数据提交ARINC818发送控制单元；提取原始图像的场同步信号VertSyncA并上报图像同步对比单元。
图像同步比对单元接收图像采送单元发出的图像场同步信号VertSyncA和ARINC818发送控制单元发送的SOFi1或SOFi3帧起始标识信号SOFiStartA。计算这2个信号间的同步时间间隔|△T|并写入同步比对寄存器。
ICD存储单元用以存放ARINC818发送节点所处理的图像ICD信息。
ARINC818发送控制单元接收图像采送单元发送的图像数据以及前向消隐区时间T和图像采样时间t，基于ARINC818接口时钟工作，在发出SOFi1或SOFi3帧起始标识符的时间点生成帧起始标识信号SOFiStartA并发给图像同步对比单元。读取同步对比寄存器的同步时间间隔|△T|值并与图像采样时间t进行比较，若|△T|<t，则ARINC818发送控制单元按照正常时序组织并发送ARINC818图像数据帧；若|△T|>t，则在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间通过增加或减少IDLE原语数量以补足或减少时间偏差，具体做以下处理：1)若图像场同步信号VertSyncA先于帧起始标识信号SOFiStartA到达，则在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间在原前向消隐区时间T基础上减少|△T|时间的IDLE原语信号；2)若帧起始标识信号SOFiStartA先于图像场同步信号VertSyncA到达，则在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间在原前向消隐区时间T的基础上增加|△T|时间的IDLE原语信号。
同步比对寄存器用以存储ARINC818发送节点本地时钟域下的场同步信号在与链路时钟域下的场同步信号之间的时间间隔|△T|。
本地时钟提供ARINC818发送节点整板工作时钟及图像采送单元工作时钟。
ARINC818接口时钟提供与ARINC818组帧及链路相关的ARINC818发送控制单元和ARINC818 MAC的工作时钟。
ARINC818 MAC实现ARINC818发送节点的对外高速接口。
(2)ARINC818接收节点时间确定性传输电路及方法
ARINC818接收节点时间确定性传输电路及方法由图像采集控制单元、图像同步比对单元、同步比对寄存器、ARINC818接收控制单元、ICD存储单元、ARINC818 MAC、本地时钟和ARINC818接口时钟组成。
图像采集控制单元接收ARINC818接收控制单元解析的ARINC818数据，基于基于本地时钟工作，读取ICD存储单元存放的ICD文件信息并与当前图像数据格式参数进行匹配，确定当前ARINC818接收节点所处理图像的前向消隐区时间T、图像采样时间t；通过从ARINC818接收控制单元接收的ARINC818数据基于本地时钟生成当前待输出图像的场同步信号VertSyncB并上报图像同步对比单元。读取同步对比寄存器的同步时间间隔|△T|值并与图像采样时间t进行比较，若|△T|<t，则ARINC818发送控制单元按照正常时序组织并发送ARINC818图像数据；若|△T|>t，则在输出的图像数据时序的前向消隐区内增加或补足时间偏差，具体做以下处理：1)若图像场同步信号VertSyncB先于帧起始标识信号SOFiStartB到达，则针对输出的图像数据时序的前向消隐区时间在原前向消隐区时间T基础上增加|△T|时间；2)若帧起始标识信号SOFiStartB先于图像场同步信号VertSyncB到达，则针对输出的图像数据时序的前向消隐区时间在原前向消隐区时间T基础上减少|△T|时间。
图像同步比对单元接收图像采集控制单元发出的当前待输出图像的场同步信号VertSyncB和ARINC818接收控制单元解析并输出的SOFi1或SOFi3帧起始标识信号SOFiStartB。计算这2个信号间的同步时间间隔|△T|并写入同步比对寄存器。
同步比对寄存器用以存储ARINC818接收节点本地时钟域下的场同步信号在与链路时钟域下的场同步信号之间的时间间隔|△T|。
ARINC818接收控制单元接收ARINC818 MAC提交的ARINC818数据帧，基于ARINC818接口时钟工作，向图像采集控制单元提交ARINC818数据，当解析到SOFi1或SOFi3帧起始标识符时向图像同步比对单元输出帧起始标识信号SOFiStartB。
ICD存储单元用以存放ARINC818接收节点所处理的图像ICD信息。
本地时钟提供ARINC818接收节点整板工作时钟及图像采集控制单元工作时钟。
ARINC818接口时钟提供与ARINC818接收处理以及链路相关的ARINC818接收控制单元和ARINC818 MAC的工作时钟。
ARINC818 MAC实现ARINC818接收节点的对外高速接口。
本发明技术方案针对ARINC818节点图像数据帧的处理和传输过程中由于跨时钟域而导致的同步丢失问题，创新地提出了一种ARINC818节点时间确定性传输方法，实现了图像数据在ARINC818发送节点->ARINC818链路->ARINC818接收节点传输过程中的同步校准，实现了图像在ARINC818发送节点与ARINC818接收节点间的时间确定性传输。

Claims (9)

1.一种ARINC818节点时间确定性传输装置，其特征在于，包括：ARINC818发送节点时间确定性传输子装置和ARINC818接收节点时间确定性传输子装置，所述ARINC818发送节点时间确定性传输子装置与ARINC818接收节点时间确定性传输子装置之间通过ARINC818 MAC接口和ARINC818 MAC链路连接；
所述ARINC818发送节点时间确定性传输子装置通过图像同步对比单元实现对图像采送单元解析的场同步信号时间点和ARINC818发送控制单元发出的SOFi1或SOFi3帧起始标识符时间点之间的时间偏差确定，并自动识别当前图像数据格式结合ICD存储单元信息确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由ARINC818发送控制单元控制在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间补足或减少时间偏差；
所述ARINC818接收节点时间确定性传输子装置通过图像同步对比单元实现对ARINC818接收控制单元解析的SOFi1或SOFi3帧起始标识符时间点和图像采集控制单元发出的场同步信号时间点之间的时间偏差确定，并自动识别当前图像数据帧容器头格式信息结合ICD存储单元确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由图像采集控制单元控制在输出的图像数据时序的前向消隐区内增加或补足时间偏差。
2.根据权利要求1所述的一种ARINC818节点时间确定性传输装置，所述ARINC818发送节点时间确定性传输子装置包括：图像采送单元、图像同步比对单元、同步比对寄存器、ARINC818发送控制单元、ICD存储单元、ARINC818 MAC接口、本地时钟和ARINC818接口时钟；
其中，ICD存储单元的输出端与图像采送单元的配置信息输入端连接，本地时钟为图像采送单元和图像同步比对单元提供本地时钟信号，ARINC818接口时钟为ARINC818发送控制单元、ARINC818 MAC接口提供接口时钟信号，所述图像采送单元的场同步信号输出端与图像同步比对单元的场同步信号输入端连接，所述图像采送单元的图像数据输出端与ARINC818发送控制单元的图像数据输入端连接，所述ARINC818发送控制单元的帧起始标识信号输出端与图像同步比对单元的帧起始标识信号输入端连接，所述图像同步比对单元的信号输出端与同步比对寄存器的信号输入端连接，且同步比对寄存器的信号输出端与ARINC818发送控制单元的同步时间间隔信号输入端连接，所述ARINC818发送控制单元的信号输出端与ARINC818 MAC接口的信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种ARINC818节点时间确定性传输装置，所述ARINC818接收节点时间确定性传输子装置包括：图像采集控制单元、图像同步比对单元、同步比对寄存器、ARINC818接收控制单元、ICD存储单元、ARINC818 MAC接口、本地时钟和ARINC818接口时钟；
其中，其中，ICD存储单元的输出端与图像采集控制单元的配置信息输入端连接，本地时钟为图像采集控制单元和图像同步比对单元提供本地时钟信号，ARINC818接口时钟为ARINC818接收控制单元、ARINC818 MAC接口提供接口时钟信号，所述图像采集控制单元的场同步信号输出端与图像同步比对单元的场同步信号输入端连接，所述ARINC818接收控制单元的帧起始标识信号输出端与图像同步比对单元的帧起始标识信号输入端连接，所述图像同步比对单元的信号输出端与同步比对寄存器的信号输入端连接，且同步比对寄存器的信号输出端与图像采集控制单元的同步时间间隔信号输入端连接，所述ARINC818接收控制单元的信号输出端与图像采集控制单元的信号输入端连接。
4.一种ARINC818节点时间确定性传输方法，所述方法应用于ARINC818发送节点时间确定性传输子装置，其特征在于，所述ARINC818发送节点时间确定性传输子装置通过图像同步对比单元实现对图像采送单元解析的场同步信号时间点和ARINC818发送控制单元发出的SOFi1或SOFi3帧起始标识符时间点之间的时间偏差确定，并自动识别当前图像数据格式结合ICD存储单元信息确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由ARINC818发送控制单元控制在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间补足或减少时间偏差。
5.根据权利要求4所述的一种ARINC818节点时间确定性传输方法，其特征在于，
图像采送单元接收原始图像，基于本地时钟工作，读取ICD存储单元存放的ICD文件信息并与当前图像数据格式参数进行匹配，确定当前ARINC818发送节点所处理图像的前向消隐区时间T、图像采样时间t，并将当前图像的参数信息与图像数据提交ARINC818发送控制单元；并提取原始图像的场同步信号VertSyncA并上报图像同步对比单元；
ARINC818发送控制单元接收图像采送单元发送的图像数据以及前向消隐区时间T和图像采样时间t，基于ARINC818接口时钟工作，在发出SOFi1或SOFi3帧起始标识符的时间点生成帧起始标识信号SOFiStartA并发给图像同步对比单元；
图像同步比对单元接收图像采送单元发出的图像场同步信号VertSyncA和ARINC818发送控制单元发送的SOFi1或SOFi3帧起始标识信号SOFiStartA，计算接收到这两个信号的时间差，记为同步时间间隔|△T|并写入同步比对寄存器；
ARINC818发送控制单元读取同步对比寄存器的同步时间间隔|△T|值并与图像采样时间t进行比较，若|△T|<t，则按照正常时序组织并发送ARINC818图像数据帧；若|△T|>t，则在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间通过增加或减少IDLE原语数量以补足或减少时间偏差。
6.根据权利要求5所述的一种ARINC818节点时间确定性传输方法，其特征在于，若图像场同步信号VertSyncA先于帧起始标识信号SOFiStartA到达，则在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间在上一幅图像对应的前向消隐区时间T基础上减少|△T|时间的IDLE原语信号；若帧起始标识信号SOFiStartA先于图像场同步信号VertSyncA到达，则在SOFi1或SOFi3帧起始标识符与容器头SOFn起始标识符之间在上一幅图像对应的前向消隐区时间T的基础上增加|△T|时间的IDLE原语信号。
7.一种ARINC818节点时间确定性传输方法，所述方法应用于ARINC818接收节点时间确定性传输子装置，其特征在于，所述ARINC818接收节点时间确定性传输子装置通过图像同步对比单元实现对ARINC818接收控制单元解析的SOFi1或SOFi3帧起始标识符时间点和图像采集控制单元发出的场同步信号时间点之间的时间偏差确定，并自动识别当前图像数据帧容器头格式信息结合ICD存储单元确定图像采样时钟长度，若时间偏差超出采样时钟长度则由图像采集控制单元控制在输出的图像数据时序的前向消隐区内增加或补足时间偏差。
8.根据权利要求7所述一种ARINC818节点时间确定性传输方法，，其特征在于，
图像采集控制单元接收ARINC818接收控制单元解析的ARINC818数据，基于本地时钟工作，读取ICD存储单元存放的ICD文件信息并与当前图像数据格式参数进行匹配，确定当前ARINC818接收节点所处理图像的前向消隐区时间T、图像采样时间t；
通过从ARINC818接收控制单元接收的ARINC818数据基于本地时钟生成当前待输出图像的场同步信号VertSyncB并上报图像同步对比单元；
ARINC818接收控制单元接收ARINC818 MAC提交的ARINC818数据帧，基于ARINC818接口时钟工作，向图像采集控制单元提交ARINC818数据，当解析到SOFi1或SOFi3帧起始标识符时向图像同步比对单元输出帧起始标识信号SOFiStartB，图像同步比对单元接收图像采集控制单元发出的当前待输出图像的场同步信号VertSyncB和ARINC818接收控制单元解析并输出的SOFi1或SOFi3帧起始标识信号SOFiStartB，计算这两个信号间的同步时间间隔|△T|并写入同步比对寄存器；ARINC818发送控制单元读取同步对比寄存器的同步时间间隔|△T|值并与图像采样时间t进行比较，若|△T|<t，则按照正常时序组织并发送ARINC818图像数据；若|△T|>t，则在输出的图像数据时序的前向消隐区内增加或补足时间偏差。
9.根据权利要求8所述一种ARINC818节点时间确定性传输方法，，其特征在于，若图像场同步信号VertSyncB先于帧起始标识信号SOFiStartB到达，则针对输出的图像数据时序的前向消隐区时间在原前向消隐区时间T基础上增加|△T|时间；
若帧起始标识信号SOFiStartB先于图像场同步信号VertSyncB到达，则针对输出的图像数据时序的前向消隐区时间在原前向消隐区时间T基础上减少|△T|时间。
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