一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及背板通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)的日益復(fù)雜和集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，需要處理的數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量迅速增加，原來的并行總線由于傳輸速率低下，且抗干擾能力差，需要CPU干預(yù)，已無法滿足實(shí)際需要，因此LVDS(Low_Voltage Differential Signaling，低電壓差分信號)n PC1-Express (Peripheral Component Interconnect-Express，夕卜設(shè)部件快速互連標(biāo)準(zhǔn))、Inf丨11丨1^111(1、106/506/1006以太網(wǎng)、1^^1丨(110等高速串行總線技術(shù)開始進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，極大的增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。雖然前述高速串行總線具有接口簡單、抗干擾能力強(qiáng)和傳輸速率高等優(yōu)點(diǎn)，但是卻需要再引入其它交換設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接，同時(shí)由于在數(shù)據(jù)傳輸過程中采用分組傳輸，無法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。因此對于用于多單板互聯(lián)的背板通信系統(tǒng)，如直接利用現(xiàn)有的串行通信協(xié)議，將會使得各個(gè)單板之間的數(shù)據(jù)傳輸存在速度慢和實(shí)時(shí)性差的問題，制約諸如工業(yè)控制設(shè)備和電力系統(tǒng)控制保護(hù)設(shè)備等控制設(shè)備的性能的提高。此外，在搭建背板通信系統(tǒng)時(shí)，還需要增加交換設(shè)備，從而使整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述目前背板通信技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，可用于在同一塊背板上進(jìn)行多單板互聯(lián)通信，通過在互相通信過程中，實(shí)現(xiàn)各個(gè)單板的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)同步，可進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在各個(gè)單板之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，利于控制設(shè)備性能的提高。同時(shí)在搭建背板通信系統(tǒng)時(shí)，無需增加其它交換設(shè)備，可使整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，便于推廣和實(shí)用。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案，提供了一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，背板通信系統(tǒng)由背板、主控單板和N個(gè)從控單板構(gòu)成，主控單板和N個(gè)從控單板通過在背板上布置的、由控制線、時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線組成的串行總線實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)互聯(lián)，其中，N為大于或等于2的自然數(shù)。具體的，各個(gè)從控單板按照順序確定由η至n+N-1的單板編號，其中，η為單板編號初始值;主控單板通過向控制線導(dǎo)入控制信號和向時(shí)鐘線導(dǎo)入時(shí)鐘信號，將串行總線的總線周期分為空閑周期、配置周期和傳輸周期，并控制空閑周期與配置周期之間和空閑周期與傳輸周期之間的相互切換，且在配置周期中，各個(gè)從控單板按照編號順序依次輸出配置信息，主控單板根據(jù)各個(gè)單板輸出的配置信息完成下一個(gè)傳輸周期的參數(shù)配置，在下一個(gè)傳輸周期中，各個(gè)從控單板按照編號順序依次輸出數(shù)據(jù)信息。根據(jù)所述背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，所述主控單板可以控制處于背板上的串行總線的總線狀態(tài)，進(jìn)而使得在進(jìn)行多單板互聯(lián)通信過程中，實(shí)現(xiàn)各個(gè)從控單板的時(shí)鐘同步；同時(shí)根據(jù)所述協(xié)議，在配置周期時(shí)，各個(gè)從控單板按照編號順序輸出各自的配置信息，并由主控單板根據(jù)各個(gè)從控單板的配置信息計(jì)算下一個(gè)傳輸周期的參數(shù)，然后根據(jù)計(jì)算參數(shù)結(jié)果完成下一個(gè)傳輸周期的參數(shù)配置，最后根據(jù)參數(shù)配置在串行總線上切換下一個(gè)傳輸周期，使各個(gè)從控單板按照編號順序依次輸出各自的數(shù)據(jù)信息，無需仲裁即可在各個(gè)從控單板之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。由此所述協(xié)議可用于在同一塊背板上進(jìn)行多單板互聯(lián)通信，通過在互相通信過程中，實(shí)現(xiàn)各個(gè)單板的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)同步，可進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在各個(gè)單板之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，利于控制設(shè)備性能的提高。同時(shí)在搭建背板通信系統(tǒng)時(shí)，無需增加其它交換設(shè)備，可使整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，便于推廣和實(shí)用。
[0005]進(jìn)一步具體的，所述控制信號包括傳輸使能信號和數(shù)據(jù)使能信號，通過兩信號的高低電平組合表示如下四種工作狀態(tài):完結(jié)狀態(tài)、配置狀態(tài)、數(shù)據(jù)狀態(tài)和過渡狀態(tài);所述空閑周期僅包含完結(jié)狀態(tài);所述配置周期包含N組配置/過渡狀態(tài)對，每個(gè)從控單板對應(yīng)一組配置/過渡狀態(tài)對，并在處于對應(yīng)的配置狀態(tài)時(shí)輸出配置信息;所述傳輸周期包含N組數(shù)據(jù)/過渡狀態(tài)對，每個(gè)從控單板對應(yīng)一組數(shù)據(jù)/過渡狀態(tài)對，并在處于對應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)輸出數(shù)據(jù)信息。
[0006]詳細(xì)的，每個(gè)從控單板均維護(hù)有一個(gè)本地輸出單板計(jì)數(shù)，并按照如下方式工作:在進(jìn)入完結(jié)狀態(tài)時(shí)，將本地輸出單板計(jì)數(shù)初始化為單板編號初始值η，并設(shè)置本地?cái)?shù)據(jù)端口為高阻模式;在進(jìn)入過渡狀態(tài)時(shí)，使本地輸出單板計(jì)數(shù)加1，并設(shè)置本地?cái)?shù)據(jù)端口為高阻模式；在進(jìn)入配置狀態(tài)時(shí)，若本地輸出單板計(jì)數(shù)與本地單板編號相等，則設(shè)置本地?cái)?shù)據(jù)端口為輸出模式，輸出配置信息，否則設(shè)置本地?cái)?shù)據(jù)端口為輸入模式，輸入由其它從控單板輸出的配置信息;在進(jìn)入數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)，若本地輸出單板計(jì)數(shù)與本地單板編號相等，則設(shè)置本地?cái)?shù)據(jù)端口為輸出模式，輸出數(shù)據(jù)信息，否則設(shè)置本地?cái)?shù)據(jù)端口為輸入模式，輸入由其它從控單板輸出的數(shù)據(jù)信息。
[0007]進(jìn)一步具體的，所述配置信息中包含有對應(yīng)從控單板在下一個(gè)傳輸周期中待輸出的數(shù)據(jù)長度信息；主控單板在獲取各個(gè)從控單板對應(yīng)的所述數(shù)據(jù)長度信息后，計(jì)算下一個(gè)傳輸周期的切換時(shí)間和時(shí)間長度，以及計(jì)算在下一個(gè)傳輸周期中各個(gè)從控單板的數(shù)據(jù)狀態(tài)切換時(shí)間和維持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)的時(shí)間長度。
[0008]進(jìn)一步具體的，所述配置信息或數(shù)據(jù)信息的傳輸幀由協(xié)議數(shù)據(jù)單元和校驗(yàn)碼組成。詳細(xì)的，所述校驗(yàn)碼為針對協(xié)議數(shù)據(jù)單元且使用CRC-CCITT算法得出的16位CRC校驗(yàn)碼。
[0009]進(jìn)一步具體的，各個(gè)從控單板在數(shù)據(jù)信息收發(fā)過程中，將待輸出的或已輸入的數(shù)據(jù)信息緩存在一個(gè)循環(huán)緩存區(qū)中，并生成對應(yīng)的緩存區(qū)描述符。詳細(xì)的，所述緩存區(qū)描述符包括緩存區(qū)狀態(tài)字段、緩存區(qū)數(shù)據(jù)來源字段、緩存區(qū)數(shù)據(jù)長度字段和緩存區(qū)指針字段。
[0010]具體的，所述時(shí)鐘線由一對多點(diǎn)差分鏈路組成，所述數(shù)據(jù)線由若干對多點(diǎn)差分鏈路組成，其中，所述多點(diǎn)差分鏈路為M-LVDS多點(diǎn)差分鏈路或RS-485多點(diǎn)差分鏈路。
[0011]綜上，采用本發(fā)明所提供的背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，具有如下有益效果:(1)所述背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議可用于在同一塊背板上進(jìn)行多單板互聯(lián)通信，通過在互相通信過程中，實(shí)現(xiàn)各個(gè)單板的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)同步，可進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在各個(gè)單板之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的高速數(shù)據(jù)傳輸，利于控制設(shè)備性能的提高；(2)主控單板可通過硬件生成的控制信號控制串行總線的總線狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)四種總線周期之間切換，并可預(yù)先配置好下一個(gè)傳輸周期的切換時(shí)間和時(shí)間長度，以及在下一個(gè)傳輸周期中各個(gè)從控單板的數(shù)據(jù)狀態(tài)切換時(shí)間和維持?jǐn)?shù)據(jù)狀態(tài)的時(shí)間長度，減小因切換而引起的時(shí)間開銷，充分利用信道資源；(3)各單板可以分時(shí)使用串行總線，并按一定順序發(fā)送數(shù)據(jù)信息，可避免在多點(diǎn)互聯(lián)通信過程中出現(xiàn)碰撞問題；(4)在搭建背板通信系統(tǒng)時(shí)，無需增加其它交換設(shè)備，可使整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，便于推廣和實(shí)用，尤其適合于工業(yè)控制設(shè)備和電力系統(tǒng)控制保護(hù)設(shè)備中背板數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)高速交換和同步。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本發(fā)明提供的應(yīng)用背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議的電路連接示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明提供的在從控單板數(shù)為2時(shí)的總線周期示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明提供的循環(huán)緩存區(qū)及緩存區(qū)描述符的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下將參照附圖，通過實(shí)施例方式詳細(xì)地描述本發(fā)明提供的背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施例方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。
[0017]本文中描述的各種技術(shù)可以用于但不限于背板通信技術(shù)領(lǐng)域，還可以用于其它類似領(lǐng)域。
[0018]本文中術(shù)語“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/SB，可以表示:單獨(dú)存在A，單獨(dú)存在B，同時(shí)存在A和B三種情況，本文中術(shù)語“/和”是描述另一種關(guān)聯(lián)對象關(guān)系，表