余校驗(yàn)碼)。各個(gè)從控單板在接收到數(shù)據(jù)信息或配置信息的傳輸幀后，使用CRC-CCITT算法對(duì)傳輸幀中的協(xié)議數(shù)據(jù)單元進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與CRC校驗(yàn)碼進(jìn)行匹配對(duì)比，若不匹配則丟棄接收到的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，否則緩存協(xié)議數(shù)據(jù)單
J L.ο
[0030]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(duì)應(yīng)的緩存區(qū)描述符。如圖3所示，所述循環(huán)緩存區(qū)為一個(gè)包含m個(gè)緩沖區(qū)的環(huán)形循環(huán)緩存區(qū)，從而使得各個(gè)從控單板的FPGA單元和CPU單元可以通過循環(huán)緩存區(qū)的形式交互數(shù)據(jù)信息，其中，每一個(gè)緩存區(qū)對(duì)應(yīng)于一個(gè)緩存區(qū)描述符，一方面可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的排序發(fā)送，另一方面只需在CPU單元和FPGA單元之間交互緩存區(qū)描述符，即可實(shí)現(xiàn)CPU單元或FPGA單元以固定時(shí)間間隔讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。
[0031]詳細(xì)的，所述緩存區(qū)描述符可以但不限于包括緩存區(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(zhǎng)度字段和緩存區(qū)指針字段等。如圖3所示，所述緩存區(qū)狀態(tài)字段可以但不限于包括數(shù)據(jù)就緒指示位、CRC校驗(yàn)指示位、環(huán)回標(biāo)志位等。其中，數(shù)據(jù)就緒指示位用于指示CPU單元已將數(shù)據(jù)信息寫入到對(duì)應(yīng)的緩存區(qū)中或FPGA單元已經(jīng)將收到的數(shù)據(jù)信息寫入到對(duì)應(yīng)的緩存區(qū)中；所述CRC校驗(yàn)指示位用于指示FPGA芯片接收到的數(shù)據(jù)信息是否存在CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤;所述環(huán)回標(biāo)志位用于指示對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)為循環(huán)緩沖區(qū)隊(duì)列中的最后一個(gè)緩存區(qū)，如需寫入下一個(gè)數(shù)據(jù)信息需要環(huán)回到第一個(gè)緩存區(qū)。此外，所述緩沖區(qū)數(shù)據(jù)來源字段用于指示發(fā)送對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)信息的從控單板的單板編號(hào);所述緩存區(qū)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度字段用于指示對(duì)應(yīng)緩存區(qū)中數(shù)據(jù)信息的長(zhǎng)度;所述緩存區(qū)指針字段用于指示指向?qū)?yīng)緩沖區(qū)的指針，方便CPU單元或FPGA單元尋址讀取對(duì)應(yīng)緩存區(qū)中數(shù)據(jù)信息。
[0032]具體的，所述時(shí)鐘線由一對(duì)多點(diǎn)差分鏈路組成，所述數(shù)據(jù)線由若干對(duì)多點(diǎn)差分鏈路組成，其中，所述多點(diǎn)差分鏈路為M_LVDS(Multipoint Low Voltage DifferentialSignaling，多點(diǎn)低電壓差分信號(hào))多點(diǎn)差分鏈路或RS-485多點(diǎn)差分鏈路。所述時(shí)鐘線采用一對(duì)多點(diǎn)差分鏈路，可以利用相反信號(hào)的耦合降低輻射噪聲，提高時(shí)鐘精度，所述數(shù)據(jù)線采用若干對(duì)多點(diǎn)差分鏈路，可以通過增加數(shù)據(jù)線對(duì)數(shù)的方式提高傳輸帶寬。同時(shí)，所述多點(diǎn)差分鏈路采用M-LVDS多點(diǎn)差分鏈路或RS-485多點(diǎn)差分鏈路，可以降低反射噪聲，提高線路的傳輸距離和速率。
[0033]本實(shí)施例提供的所述背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，具有如下技術(shù)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(hào)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(zhǎng)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(zhǎng)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(jiǎn)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。
[0034]如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出不同形式的背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議并不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換、整合和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，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)。2.如權(quán)利要求1所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，各個(gè)從控單板按照順序確定由η至n+N-1的單板編號(hào)，其中，η為單板編號(hào)初始值； 主控單板通過向控制線導(dǎo)入控制信號(hào)和向時(shí)鐘線導(dǎo)入時(shí)鐘信號(hào)，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(hào)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(hào)順序依次輸出數(shù)據(jù)信息。3.如權(quán)利要求2所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，所述控制信號(hào)包括傳輸使能信號(hào)和數(shù)據(jù)使能信號(hào)，通過兩信號(hào)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Ν組配置/過渡狀態(tài)對(duì)，每個(gè)從控單板對(duì)應(yīng)一組配置/過渡狀態(tài)對(duì)，并在處于對(duì)應(yīng)的配置狀態(tài)時(shí)輸出配置信息； 所述傳輸周期包含Ν組數(shù)據(jù)/過渡狀態(tài)對(duì)，每個(gè)從控單板對(duì)應(yīng)一組數(shù)據(jù)/過渡狀態(tài)對(duì)，并在處于對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)輸出數(shù)據(jù)信息。4.如權(quán)利要求3所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，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(hào)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(hào)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(hào)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。5.如權(quán)利要求2所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，所述配置信息中包含有對(duì)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(zhǎng)度信息； 主控單板在獲取各個(gè)從控單板對(duì)應(yīng)的所述數(shù)據(jù)長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度。6.如權(quán)利要求2所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，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。7.如權(quán)利要求6所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，所述校驗(yàn)碼為針對(duì)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。8.如權(quán)利要求2所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，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(duì)應(yīng)的緩存區(qū)描述符。9.如權(quán)利要求8所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，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(zhǎng)度字段和緩存區(qū)指針字段。10.如權(quán)利要求1所述的一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議，其特征在于，所述時(shí)鐘線由一對(duì)多點(diǎn)差分鏈路組成，所述數(shù)據(jù)線由若干對(duì)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。
【專利摘要】本發(fā)明涉及背板通信技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種背板實(shí)時(shí)同步接口協(xié)議。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。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(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)，便于推廣和實(shí)用。
【IPC分類】G06F13/40, G06F13/42
【公開號(hào)】CN105488010
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610006555
【發(fā)明人】祖校峰, 吳學(xué)峰, 朱賢武, 易志勇, 胡鼎宇, 蔣強(qiáng), 陳星宇
【申請(qǐng)人】成都南瑞科能電氣自動(dòng)化有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月6日