可互换实现网络控制器与网络终端功能的FCAE1553总线节点卡.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103905281 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103905281 A (21)申请号 201410177844.3 (22)申请日 2014.04.29 H04L 12/40(2006.01) H04B 10/25(2013.01) (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街 92 号 (72)发明人 王彬彬 鲁恩萌 王强 杜玲 廖小海 尹孟征 洪学寰 刘义鹏 (74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人 张利明 (54) 发明名称 可互换实现网络控制器与网络终端功能的 F。

2、C-AE-1553 总线节点卡 (57) 摘要 可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线节点卡， 属于高速总线互联技术 领域。本发明是为了解决现有 FC-AE-1553 总线 节点卡需要分别设置以实现网络控制器 NC 或网 络终端 NT 功能， 存在配置复杂及功能单一的问 题。它主要由 FC-AE 协议处理单元以及应用设备 接口单元构成， 它在一块 FC-AE-1553 总线节点卡 上通过选择不同的配置实现两套 FC-AE-1553 总 线节点的功能， 即本 FC-AE-1553 总线节点卡兼有 FC-AE-1553 网络 NC 与 NT 的功能， 既可以作为基 于 P。

3、CIE 接口的 FC-AE-1553 总线节点与上位机通 信， 又可以作为基于嵌入式 FC-AE-1553 总线节点 连接外设。本发明为一种能够实现两套节点卡功 能的节点卡。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 7 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103905281 A CN 103905281 A 1/3 页 2 1. 一种可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线节点卡， 其特征在 于， 它包括 FC-AE 协议处理单元 (1)、 PCIE 接。

4、口 (2)、 RS422 接口 (3)、 光纤接口 (4) 和电源 接口 (5)， FC-AE 协议处理单元 (1) 包括主控制器 (1-1)、 逻辑控制器 (1-2)、 光纤通讯模块 (1-3) 和存储空间扩展模块 (1-4)， 电源接口 (5) 为主控制器 (1-1)、 逻辑控制器 (1-2) 和光纤通讯模块 (1-3) 提供供电 的接口， 光纤通讯模块 (1-3) 与逻辑控制器 (1-2) 和光纤接口 (4) 连接， 逻辑控制器 (1-2) 还与 PCIE 接口 (2)、 RS422 接口 (3)、 主控制器 (1-1) 和存储空间扩展模块 (1-4) 连接 ； 主控制器 (1-1) 用。

5、于将 FC-AE-1553 总线协议底层的光纤通道协议映射到 FC-AE-1553 总线协议， 形成FC-AE-1553标准协议帧， 同时定义FC-AE-1553标准协议帧的传输格式并控 制 FC-AE-1553 总线网络中的数据交换 ； 逻辑控制器(1-2)用于将FC-AE-1553总线协议的光纤通道协议的FC-2层逻辑与FC-4 层上层协议映射到逻辑接口， 并实现与主控制器 (1-1) 相连的局部总线的分配与调度 ； 光纤通讯模块 (1-3) 用于实现 FC-AE-1553 总线协议的光纤通道协议的 FC-0 层所描述 的物理接口， 完成光电信号的相互转换 ； 存储空间扩展模块 (1-4)。

6、 作为逻辑控制器 (1-2) 存储区的扩展， 用于缓存数据与程 序 ； 光纤接口 (4) 用于实现光纤通讯模块 (1-3) 与光纤的连接， PCIE 接口 (2) 和 RS422 接 口 (3) 均为应用层接口 ； 当所述总线节点卡作为网络控制器NC， 逻辑控制器(1-2)通过PCIE接口(2)与上位机 连接， 进行数据传输， 实现上位机的远程监控 ； 当所述总线节点卡作为网络终端 NT， 逻辑控制器 (1-2) 通过 RS422 接口 (3) 与外设连 接， 进行数据传输， 实现与外设的数据交换 ； 所述总线节点卡作为网络控制器 NC 或网络终端 NT 的数据传输过程均包括 ： 将用户 传过。

7、来的数据打包成 FC-AE-1553 兼容的数据包， 然后通过与光纤通讯模块 (1-3) 相连接 的光纤接口 (4) 发送出去 ； 将光纤通讯模块 (1-3) 收到的数据按照相应协议解码后转换为 FC-AE-1553 格式的数据帧， 将帧数据层层剥离， 提取有效数据信息后传送给应用外设。 2. 根据权利要求 1 所述的可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线 节点卡， 其特征在于， 所述总线节点卡作为网络控制器NC， 逻辑控制器(1-2)通过PCIE接口 (2) 与上位机连接， 进行数据传输的具体过程为 ： 所述数据传输包括数据发送与数据接收 ： 数据发送的具体过程为 。

8、： 控制数据、 命令数据、 故障诊断数据经由PCIE接口(2)传送到 逻辑控制器 (1-2)， 经由逻辑控制器 (1-2) 传输给主控制器 (1-1)， 在主控制器 (1-1) 内打 包成标准 FC-AE-1553 数据包， 再将标准 FC-AE-1553 数据包传送回逻辑控制器 (1-2)， 逻辑 控制器(1-2)对接收的标准FC-AE-1553数据包进行光纤通道协议处理， 将处理后的数据经 光纤通讯模块 (1-3) 转换成光信号后， 经由光纤接口 (4) 传送到光纤中 ； 数据接收的具体过程为 ： 光信号经由光纤接口 (4) 传送到光纤通讯模块 (1-3)， 光纤通 讯模块 (1-3) 将。

9、光信号转换成数字电信号， 数字电信号在逻辑控制器 (1-2) 中经过光纤通 道逻辑解码成标准链路层块数据， 然后在主控制器 (1-1) 中解码成标准 FC-AE-1553 数据 权 利 要 求 书 CN 103905281 A 2 2/3 页 3 包， 主控制器 (1-1) 在 FC-AE-1553 数据包中提取有效数据信息并再次传送给逻辑控制器 (1-2)， 最后由逻辑控制器 (1-2) 经 PCIE 接口 (2) 传送给上位机。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线节点卡， 其特征在于， 所述总线节点卡作为网络终端 NT， 。

10、逻辑控制器 (1-2) 通过 RS422 接口 (3) 与外设连接， 进行数据传输的具体过程为 ： 所述数据传输包括数据发送与数据接收 ： 数据发送的具体过程为 ： 应用外设的数据经由 RS422 接口 (3) 传输到逻辑控制器 (1-2)， 经由逻辑控制器 (1-2) 传输给主控制器 (1-1)， 在主控制器 (1-1) 内打包成标准 FC-AE-1553 数据包， 再将标准 FC-AE-1553 数据包传送回逻辑控制器 (1-2)， 逻辑控制器 (1-2) 对接收的标准 FC-AE-1553 数据包进行光纤通道协议处理， 将处理后的数据经光纤通 讯模块 (1-3) 转换成光信号后， 经由光。

11、纤接口 (4) 传送到光纤中 ； 数据接收的具体过程为 ： 光信号经由光纤接口 (4) 传送到光纤通讯模块 (1-3)， 光纤通 讯模块 (1-3) 将光信号转换成数字电信号， 数字电信号在逻辑控制器 (1-2) 中经过光纤通 道逻辑解码成标准链路层块数据， 然后在主控制器 (1-1) 中解码成标准 FC-AE-1553 数据 包， 主控制器 (1-1) 在 FC-AE-1553 数据包中提取有效数据信息并再次传送给逻辑控制器 (1-2)， 最后由逻辑控制器 (1-2) 经 RS422 接口 (3) 传送给应用外设。 4. 根据权利要求 3 所述的可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-A。

12、E-1553 总线 节点卡， 其特征在于， 所述逻辑控制器 (1-2) 采用可编程逻辑控制器 FPGA 实现， 其型号为 XC6VLX240T-1FFG1156。 5. 根据权利要求 4 所述的可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线 节点卡， 其特征在于， 主控制器 (1-1) 包括 DSP 数字信号处理器 (1-11)、 SDRAM(1-12) 和 FLASH(1-13) ； 逻辑控制器 (1-2) 包括光纤协议收发逻辑 (1-21)、 缓冲区控制逻辑 (1-22)、 PCIE 接口 逻辑 (1-23)、 共享存储器接口逻辑 (1-24)、 局部总线 (1-25)、。

13、 局部总线接口逻辑 (1-26) 和 两个 422 总线控制逻辑 (1-27) ； 光纤通讯模块 (1-3) 具有四个通道， 采用四块相同的光收发一体模块 SFP 实现 ； 存储空间扩展模块 (1-4) 包括 DDR SDRAM(1-41) 和 Platform FLASH(1-42) ； RS422 接口 (3) 具有两个通道， 每个通道包括 422 接口 (3-1) 和电平转换芯片 (3-2) ； 光纤协议收发逻辑 (1-21) 具有四路相同的光纤通道， 每一路光纤通道对应连接一块 光收发一体模块 SFP， 四路相同的光纤通道均连接局部总线 (1-25)， 局部总线 (1-25) 还连 接。

14、缓冲区控制逻辑(1-22)、 共享存储器接口逻辑(1-24)、 局部总线接口逻辑(1-26)和两个 422 总线控制逻辑 (1-27) ； 缓冲区控制逻辑 (1-22) 分别连接 DDR SDRAM(1-41) 和 Platform FLASH(1-42) ； 共享存储器接口逻辑 (1-24) 连接 PCIE 接口逻辑 (1-23)， PCIE 接口逻辑 (1-23) 连接 PCIE 接口 (2) ； 局部总线接口逻辑 (1-26) 连接 DSP 数字信号处理器 (1-11)， DSP 数字信号处理器 (1-11) 分别连接 SDRAM(1-12) 和 FLASH(1-13) ； 每个 422。

15、 总线控制逻辑 (1-27) 对应连接一个电平转换芯片 (3-2)， 电平转换芯片 (3-2) 对应连接一个 422 接口 (3-1) ； 权 利 要 求 书 CN 103905281 A 3 3/3 页 4 PCIE接口逻辑(1-23)用于实现PCIE接口(2)与共享存储器接口逻辑(1-24)的连接， 共享存储器接口逻辑 (1-24) 用于将 PCIE 接口 (2) 转换为统一的存储器访问接口挂载到局 部总线 (1-25) 上 ； 422 总线控制逻辑 (1-27) 用于将 RS422 接口 (3) 挂载到局部总线 (1-25) 上 ； 缓冲区控制逻辑 (1-22) 用于将 DDR SDRA。

16、M(1-41) 和 Platform FLASH(1-42) 挂载到局 部总线 (1-25) 上， 光纤协议收发逻辑 (1-21) 用于完成光纤通道协议的 FC-2 数据链路层与 FC-4 协议映 射层， 实现链路层数据帧格式的转换， 定义链路层数据传输机制， 实现 CRC 校验， 数据流量 控制， 同时定义将光纤通道数据映射到 FC-AE-1553 协议的接口， 并将光纤通道数据送入到 局部总线 (1-25) ； 局部总线接口逻辑 (1-26) 实现 DSP 数字信号处理器 (1-11) 与局部总线 (1-25) 的连 接 ； SDRAM(1-12) 用于实现 DSP 数字信号处理器 (1-。

17、11) 的数据缓存 ； FLASH(1-13) 用来存 储 DSP 数字信号处理器 (1-11) 的片内程序， 以保证加载到片内的程序掉电不丢失 ； DDR SDRAM(1-41) 用来实现逻辑控制器 (1-2) 的数据缓存 ； Platform FLASH(1-42) 用 来存储逻辑控制器 (1-2) 的片内程序， 以保证加载到片内的程序掉电不丢失。 权 利 要 求 书 CN 103905281 A 4 1/7 页 5 可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总 线节点卡 技术领域 0001 本发明涉及可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线节点卡。

18、， 属于高速总线互联技术领域。 背景技术 0002 随着电子技术的迅猛发展， 航空航天系统设备对于电子系统的要求也在逐步提 升。原有的 MIL-STD-1553B 军用总线标准已经不能满足需求。FC-AE-1553 总线由于既能 兼容原有的 MIL-STD-1553B 总线设备， 又融合了光纤通道技术极高的网络性能， 而逐渐成 为新一代航电总线标准。随着对 FC-AE-1553 技术的深入研究， FC-AE-1553 设备大量涌现， FC-AE-1553 总线节点卡正是基于这样的背景出现。 0003 FC-AE-1553 总线节点卡是基于 FC-AE-1553 总线协议制定的， FC-AE-1。

19、553 总线协 议以光纤通道为基础， 呈现一种分层结构， 如图 3 所示 ： FC-AE-1553 总线协议的底层协议是 光纤通道协议。逻辑上， 光纤通道协议由一系列分层功能组成， 各层之间的接口已定义。类 似于 OSI 的七层模型和 TCP/IP 的四层结构模型， FC 协议具有五层模型结构。FC-0 为接口 与媒体层， 用来定义物理链路及特性 ； FC-1 为传输协议层， 定义了编码 / 解码方案、 字节同 步和有序集 ； FC-2 为链路控制层， 定义了传送成块数据的规则和机制 ； FC-3 为通用服务层 ； FC-4 为协议映射层， 定义高层协议映射到低层协议的方法。对于 FC-AE-。

20、1553 总线来说， FC-AE-1553 为高层映射协议。FC-AE-1553 总线节点卡的设计主要是从光纤通道的分层结 构开始， 针对 FC-AE-1553 协议的特点， 将最终设计的光纤通道接口从 FC-2 层开始映射到 FC-AE-1553总线上， 最终实现将FC协议和1553B总线技术相融合， 完成FC-AE-1553总线节 点卡的设计。 0004 FC-AE-1553 总线节点卡主要实现 FC-AE-1553 总线网络中光纤总线与应用设备 之间的数据连接， 以满足多个应用设备之间可以应用高速的 FC-AE 光纤网络以高可靠的 FC-AE 协议来进行数据传输。 0005 FC-AE-。

21、1553 总线网络中有两种节点 ： 网络控制器 NC 与网络终端 NT。NC 作为网络 控制器， 是数据交换的发起者 ； NT为网络中的NT， 是数据交换命令的响应者。 FC-AE-1553总 线网络中的任何一个节点都既可以作为 NC 又可以作为 NT， NC 与 NT 的角色是可以相互转换 的。NC 与上位机相连， 通过上位机操作界面实现人机交互， 因此 FC-AE-1553 总线节点卡需 具备与上位机通信的功能。作为 NT 时， FC-AE-1553 总线节点卡与外设连接， 应当具备与外 设数据通信的功能， 现有 FC-AE-1553 总线节点卡在实现网络控制器 NC 与网络终端 NT 时。

22、， 需要分别配置不同的 FC-AE-1553 总线节点卡以分别实现网络控制器 NC 或网络终端 NT 功 能， 存在配置复杂、 功能单一的缺陷。 发明内容 0006 本发明目的是为了解决现有 FC-AE-1553 总线节点卡需要分别设置以实现网络控 说 明 书 CN 103905281 A 5 2/7 页 6 制器NC或网络终端NT功能， 存在配置复杂及功能单一的问题， 提供了一种可互换实现网络 控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线节点卡。 0007 本发明所述可互换实现网络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线节点卡， 它包括 FC-AE 协议处理单元、 PCIE 。

23、接口、 RS422 接口、 光纤接口和电源接口， 0008 FC-AE 协议处理单元包括主控制器、 逻辑控制器、 光纤通讯模块和存储空间扩展模 块， 0009 电源接口为主控制器、 逻辑控制器和光纤通讯模块提供供电的接口， 光纤通讯模 块与逻辑控制器和光纤接口连接， 逻辑控制器还与 PCIE 接口、 RS422 接口、 主控制器和存储 空间扩展模块连接 ； 0010 主控制器用于将FC-AE-1553总线协议底层的光纤通道协议映射到FC-AE-1553总 线协议， 形成FC-AE-1553标准协议帧， 同时定义FC-AE-1553标准协议帧的传输格式并控制 FC-AE-1553 总线网络中的数。

24、据交换 ； 0011 逻辑控制器用于将 FC-AE-1553 总线协议的光纤通道协议的 FC-2 层逻辑与 FC-4 层上层协议映射到逻辑接口， 并实现与主控制器相连的局部总线的分配与调度 ； 0012 光纤通讯模块用于实现FC-AE-1553总线协议的光纤通道协议的FC-0层所描述的 物理接口， 完成光电信号的相互转换 ； 0013 存储空间扩展模块作为逻辑控制器存储区的扩展， 用于缓存数据与程序 ； 0014 光纤接口用于实现光纤通讯模块与光纤的连接， PCIE 接口和 RS422 接口均为应用 层接口 ； 0015 当所述总线节点卡作为网络控制器 NC， 逻辑控制器通过 PCIE 接口与。

25、上位机连接， 进行数据传输， 实现上位机的远程监控 ； 0016 当所述总线节点卡作为网络终端 NT， 逻辑控制器通过 RS422 接口与外设连接， 进 行数据传输， 实现与外设的数据交换 ； 0017 所述总线节点卡作为网络控制器 NC 或网络终端 NT 的数据传输过程均包括 ： 将用 户传过来的数据打包成 FC-AE-1553 兼容的数据包， 然后通过与光纤通讯模块相连接的光 纤接口发送出去 ； 将光纤通讯模块收到的数据按照相应协议解码后转换为 FC-AE-1553 格 式的数据帧， 将帧数据层层剥离， 提取有效数据信息后传送给应用外设。 0018 所述总线节点卡作为网络控制器 NC， 逻。

26、辑控制器通过 PCIE 接口与上位机连接， 进 行数据传输的具体过程为 ： 0019 所述数据传输包括数据发送与数据接收 ： 0020 数据发送的具体过程为 ： 控制数据、 命令数据、 故障诊断数据经由 PCIE 接口传送 到逻辑控制器， 经由逻辑控制器传输给主控制器， 在主控制器内打包成标准 FC-AE-1553 数据包， 再将标准 FC-AE-1553 数据包传送回逻辑控制器， 逻辑控制器对接收的标准 FC-AE-1553 数据包进行光纤通道协议处理， 将处理后的数据经光纤通讯模块转换成光信号 后， 经由光纤接口传送到光纤中 ； 0021 数据接收的具体过程为 ： 光信号经由光纤接口传送到。

27、光纤通讯模块， 光纤通讯模 块将光信号转换成数字电信号， 数字电信号在逻辑控制器中经过光纤通道逻辑解码成标准 链路层块数据， 然后在主控制器中解码成标准 FC-AE-1553 数据包， 主控制器在 FC-AE-1553 数据包中提取有效数据信息并再次传送给逻辑控制器， 最后由逻辑控制器经 PCIE 接口传 说 明 书 CN 103905281 A 6 3/7 页 7 送给上位机。 0022 所述总线节点卡作为网络终端 NT， 逻辑控制器通过 RS422 接口与外设连接， 进行 数据传输的具体过程为 ： 0023 所述数据传输包括数据发送与数据接收 ： 0024 数据发送的具体过程为 ： 应用外。

28、设的数据经由 RS422 接口传输到逻辑控制器， 经 由逻辑控制器传输给主控制器， 在主控制器内打包成标准 FC-AE-1553 数据包， 再将标准 FC-AE-1553 数据包传送回逻辑控制器， 逻辑控制器对接收的标准 FC-AE-1553 数据包进行 光纤通道协议处理， 将处理后的数据经光纤通讯模块转换成光信号后， 经由光纤接口传送 到光纤中 ； 0025 数据接收的具体过程为 ： 光信号经由光纤接口传送到光纤通讯模块， 光纤通讯模 块将光信号转换成数字电信号， 数字电信号在逻辑控制器中经过光纤通道逻辑解码成标准 链路层块数据， 然后在主控制器中解码成标准 FC-AE-1553 数据包， 。

29、主控制器在 FC-AE-1553 数据包中提取有效数据信息并再次传送给逻辑控制器， 最后由逻辑控制器经 RS422 接口传 送给应用外设。 0026 本发明的优点 ： 本发明所述FC-AE-1553总线节点卡主要由FC-AE协议处理单元以 及应用设备接口单元构成。本发明能够在一块 FC-AE-1553 总线节点卡上通过选择不同的 配置实现两套 FC-AE-1553 总线节点的功能， 即本 FC-AE-1553 总线节点卡兼有 FC-AE-1553 网络 NC 与 NT 的功能， 既可以作为基于 PCIE 接口的 FC-AE-1553 总线节点与上位机通信， 又 可以作为基于嵌入式 FC-AE-。

30、1553 总线节点连接外设， 满足了工程领域对 FC-AE-1553 总线 节点设备的热切需求。适用于高速总线互联及 BIT 技术领域。 0027 本发明当作为基于 PCIE 接口的 FC-AE-1553 总线节点时， 可控制并监测 FC-AE 总 线网络中各节点的工作， 完成与各总线节点的数据通信， 并通过上位机实现各总线节点的 上电自检、 周期自检和故障诊断等测试功能， 通过总线节点实现通用测量设备的参数配置、 数据注入等功能。 附图说明 0028 图 1 是本发明所述 FC-AE-1553 总线节点卡的原理框图 ； 0029 图 2 是本发明具体实施方式五的逻辑框图 ； 0030 图 3。

31、 是 FC-AE-1553 总线协议的分层结构示意图。 具体实施方式 0031 具体实施方式一 ： 下面结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式所述可互换实现网 络控制器与网络终端功能的 FC-AE-1553 总线节点卡， 它包括 FC-AE 协议处理单元 1、 PCIE 接口 2、 RS422 接口 3、 光纤接口 4 和电源接口 5， 0032 FC-AE协议处理单元1包括主控制器1-1、 逻辑控制器1-2、 光纤通讯模块1-3和存 储空间扩展模块 1-4， 0033 电源接口 5 为主控制器 1-1、 逻辑控制器 1-2 和光纤通讯模块 1-3 提供供电的接 口， 光纤通讯模块 1-3 。

32、与逻辑控制器 1-2 和光纤接口 4 连接， 逻辑控制器 1-2 还与 PCIE 接 口 2、 RS422 接口 3、 主控制器 1-1 和存储空间扩展模块 1-4 连接 ； 说 明 书 CN 103905281 A 7 4/7 页 8 0034 主 控 制 器 1-1 用 于 将 FC-AE-1553 总 线 协 议 底 层 的 光 纤 通 道 协 议 映 射 到 FC-AE-1553总线协议， 形成FC-AE-1553标准协议帧， 同时定义FC-AE-1553标准协议帧的传 输格式并控制 FC-AE-1553 总线网络中的数据交换 ； 0035 逻辑控制器 1-2 用于将 FC-AE-15。

33、53 总线协议的光纤通道协议的 FC-2 层逻辑与 FC-4 层上层协议映射到逻辑接口， 并实现与主控制器 1-1 相连的局部总线的分配与调度 ； 0036 光纤通讯模块 1-3 用于实现 FC-AE-1553 总线协议的光纤通道协议的 FC-0 层所描 述的物理接口， 完成光电信号的相互转换 ； 0037 存储空间扩展模块 1-4 作为逻辑控制器 1-2 存储区的扩展， 用于缓存数据与程 序 ； 0038 光纤接口 4 用于实现光纤通讯模块 1-3 与光纤的连接， PCIE 接口 2 和 RS422 接口 3 均为应用层接口 ； 0039 当所述总线节点卡作为网络控制器NC， 逻辑控制器1-。

34、2通过PCIE接口2与上位机 连接， 进行数据传输， 实现上位机的远程监控 ； 0040 当所述总线节点卡作为网络终端 NT， 逻辑控制器 1-2 通过 RS422 接口 3 与外设连 接， 进行数据传输， 实现与外设的数据交换 ； 0041 所述总线节点卡作为网络控制器 NC 或网络终端 NT 的数据传输过程均包括 ： 将 用户传过来的数据打包成 FC-AE-1553 兼容的数据包， 然后通过与光纤通讯模块 1-3 相连 接的光纤接口 4 发送出去 ； 将光纤通讯模块 1-3 收到的数据按照相应协议解码后转换为 FC-AE-1553 格式的数据帧， 将帧数据层层剥离， 提取有效数据信息后传送。

35、给应用外设。 0042 本实施方式中 FC-AE 协议处理单元 1 主要实现光电转换、 并将光纤数据与用户数 据相互转换。光纤接口 4 主要包括光纤连接器以及光纤屏蔽罩等。逻辑控制器 1-2 是总线 节点卡的核心逻辑器件， 主控制器 1-1 用于实现 FC-AE-1553 总线节点卡的核心功能。 0043 具体实施方式二 ： 下面结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式对实施方式一作进 一步说明， 本实施方式所述总线节点卡作为网络控制器 NC， 逻辑控制器 1-2 通过 PCIE 接口 2 与上位机连接， 进行数据传输的具体过程为 ： 0044 所述数据传输包括数据发送与数据接收 ： 0045。

36、 数据发送的具体过程为 ： 控制数据、 命令数据、 故障诊断数据经由 PCIE 接口 2 传 送到逻辑控制器 1-2， 经由逻辑控制器 1-2 传输给主控制器 1-1， 在主控制器 1-1 内打包成 标准 FC-AE-1553 数据包， 再将标准 FC-AE-1553 数据包传送回逻辑控制器 1-2， 逻辑控制器 1-2 对接收的标准 FC-AE-1553 数据包进行光纤通道协议处理， 将处理后的数据经光纤通讯 模块 1-3 转换成光信号后， 经由光纤接口 4 传送到光纤中 ； 0046 数据接收的具体过程为 ： 光信号经由光纤接口 4 传送到光纤通讯模块 1-3， 光纤通 讯模块 1-3 将。

37、光信号转换成数字电信号， 数字电信号在逻辑控制器 1-2 中经过光纤通道逻 辑解码成标准链路层块数据， 然后在主控制器 1-1 中解码成标准 FC-AE-1553 数据包， 主控 制器 1-1 在 FC-AE-1553 数据包中提取有效数据信息并再次传送给逻辑控制器 1-2， 最后由 逻辑控制器 1-2 经 PCIE 接口 2 传送给上位机。 0047 具体实施方式三 ： 下面结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式对实施方式一或二 作进一步说明， 本实施方式所述总线节点卡作为网络终端NT， 逻辑控制器1-2通过RS422接 口 3 与外设连接， 进行数据传输的具体过程为 ： 说 明 书 CN。

38、 103905281 A 8 5/7 页 9 0048 所述数据传输包括数据发送与数据接收 ： 0049 数据发送的具体过程为 ： 应用外设的数据经由 RS422 接口 3 传输到逻辑控制器 1-2， 经由逻辑控制器 1-2 传输给主控制器 1-1， 在主控制器 1-1 内打包成标准 FC-AE-1553 数据包， 再将标准FC-AE-1553数据包传送回逻辑控制器1-2， 逻辑控制器1-2对接收的标准 FC-AE-1553 数据包进行光纤通道协议处理， 将处理后的数据经光纤通讯模块 1-3 转换成光 信号后， 经由光纤接口 4 传送到光纤中 ； 0050 数据接收的具体过程为 ： 光信号经由。

39、光纤接口 4 传送到光纤通讯模块 1-3， 光纤通 讯模块 1-3 将光信号转换成数字电信号， 数字电信号在逻辑控制器 1-2 中经过光纤通道逻 辑解码成标准链路层块数据， 然后在主控制器 1-1 中解码成标准 FC-AE-1553 数据包， 主控 制器 1-1 在 FC-AE-1553 数据包中提取有效数据信息并再次传送给逻辑控制器 1-2， 最后由 逻辑控制器 1-2 经 RS422 接口 3 传送给应用外设。 0051 具体实施方式四 ： 下面结合图 1 说明本实施方式， 本实施方式对实施方式一、 二或 三作进一步说明， 本实施方式所述逻辑控制器 1-2 采用可编程逻辑控制器 FPGA 。

40、实现， 其型 号为 XC6VLX240T-1FFG1156。 0052 所述可编程逻辑控制器 FPGA 采用 Xilinx Virtex-6 芯片实现。 0053 具体实施方式五 ： 下面结合图 1 和图 2 说明本实施方式， 本实施方式对实施方式 一、 二、 三或四作进一步说明， 本实施方式所述主控制器1-1包括DSP数字信号处理器1-11、 SDRAM1-12 和 FLASH1-13 ； 0054 逻辑控制器 1-2 包括光纤协议收发逻辑 1-21、 缓冲区控制逻辑 1-22、 PCIE 接口逻 辑 1-23、 共享存储器接口逻辑 1-24、 局部总线 1-25、 局部总线接口逻辑 1-2。

41、6 和两个 422 总 线控制逻辑 1-27 ； 0055 光纤通讯模块 1-3 具有四个通道， 采用四块相同的光收发一体模块 SFP 实现 ； 0056 存储空间扩展模块 1-4 包括 DDR SDRAM1-41 和 Platform FLASH1-42 ； 0057 RS422 接口 3 具有两个通道， 每个通道包括 422 接口 3-1 和电平转换芯片 3-2 ； 0058 光纤协议收发逻辑 1-21 具有四路相同的光纤通道， 每一路光纤通道对应连接一 块光收发一体模块 SFP， 四路相同的光纤通道均连接局部总线 1-25， 局部总线 1-25 还连接 缓冲区控制逻辑 1-22、 共享存。

42、储器接口逻辑 1-24、 局部总线接口逻辑 1-26 和两个 422 总线 控制逻辑 1-27 ； 0059 缓冲区控制逻辑 1-22 分别连接 DDR SDRAM1-41 和 Platform FLASH1-42 ； 0060 共享存储器接口逻辑1-24连接PCIE接口逻辑1-23， PCIE接口逻辑1-23连接PCIE 接口 2 ； 0061 局部总线接口逻辑1-26连接DSP数字信号处理器1-11， DSP数字信号处理器1-11 分别连接 SDRAM1-12 和 FLASH1-13 ； 0062 每个 422 总线控制逻辑 1-27 对应连接一个电平转换芯片 3-2， 电平转换芯片 3-。

43、2 对应连接一个 422 接口 3-1 ； 0063 PCIE接口逻辑1-23用于实现PCIE接口2与共享存储器接口逻辑1-24的连接， 共 享存储器接口逻辑 1-24 用于将 PCIE 接口 2 转换为统一的存储器访问接口挂载到局部总线 1-25 上 ； 0064 422 总线控制逻辑 1-27 用于将 RS422 接口 3 挂载到局部总线 1-25 上 ； 说 明 书 CN 103905281 A 9 6/7 页 10 0065 缓冲区控制逻辑 1-22 用于将 DDR SDRAM1-41 和 Platform FLASH1-42 挂载到局部 总线 1-25 上， 0066 光纤协议收发逻。

44、辑 1-21 用于实现光纤收发协议的 FC-2 与 FC-4 层， 实现链路层数 据帧格式的转换， 定义链路层数据传输机制， 实现 CRC 校验， 数据流量控制， 同时定义将光 纤通道数据映射到 FC-AE-1553 协议的接口， 并将光纤通道数据送入到局部总线 1-25 ； 0067 局部总线接口逻辑 1-26 实现 DSP 数字信号处理器 1-11 与局部总线 1-25 的连接 ； 0068 SDRAM1-12 用于实现 DSP 数字信号处理器 1-11 的数据缓存 ； FLASH1-13 用来存储 DSP 数字信号处理器 1-11 的片内程序， 以保证加载到片内的程序掉电不丢失 ； 00。

45、69 DDR SDRAM1-41 用来实现逻辑控制器 1-2 的数据缓存 ； Platform FLASH1-42 用来 存储逻辑控制器 1-2 的片内程序， 以保证加载到片内的程序掉电不丢失。 0070 本实施方式中， SDRAM1-12 为同步动态随机存储器， FLASH1-13 为闪存， DDR SDRAM1-41 为双倍速率同步动态存储器， Platform FLASH1-42 为可配置存储器。DDR SDRAM1-41 的型号为 DDR3SODIMM， 由 JEDEC 公司生产。Platform FLASH1-42 的型号为 XCF128X， 由 XILINX 公司生产。 0071 。

46、光收发一体模块 SFP 采用华为公司的型号为 SFP(22)-LX-SM 的芯片实现。光收发 一体模块 SFP 通过光纤连接器连接在总线节点卡上， 通过自带光纤收发通道插槽插接接入 光纤。 0072 DSP数字信号处理器1-11的型号为TMS320DM642， 由TI公司生产 ； SDRAM1-12的型 号为 IS42S32400， 由 ISSI 公司生产 ； FLASH1-13 的型号为 S29GL512P90TFI01， 由 SPANSION 公司生产。 0073 PCIE 接口逻辑 1-23 在 FPGA 内通过调用 Xilinx Virtex-6 自带的八通道 PCIE 接 口 2 端。

47、点 IP 核实现， 并通过 PCIE 接口 2 板卡上的金手指与上位机主板的 PCIE 插槽连接。 RS422 接口 3 采用 2 通道设计， 波特率可定制， 主要包括 422 接口 3-1 和电平转换芯片 3-2， RS422 接口 3 通过 FPGA 内部的 422 总线控制逻辑 1-27 与逻辑控制器 1-2 相连。电平转换 芯片 3-2 的型号为 MAX488ESA， 由 MAXIM 公司生产。 0074 局部总线 1-25 是逻辑控制器 1-2 的数据传输枢纽， 它通过中断仲裁总线使用权。 0075 本实施方式中， 当FC-AE-1553总线节点卡作为网络控制器NC时， 数据传输过程。

48、如 下 ： 0076 以接收通道为例 ： 光纤中的光信号经光收发一体模块 SFP 进行光电转换成数字电 信号后， 送入光纤协议收发逻辑1-21的四个光纤通道， 在光纤协议收发逻辑1-21中解码成 链路层光纤数据帧并通过 FC-4 层映射逻辑接口送入局部总线 1-25， 局部总线 1-25 中断控 制将数据送入到 DSP 数字信号处理器 1-11 中解码成标准 FC-AE-1553 数据包， 并提取有效 数据。最后将有效数据经局部总线 1-25 送入到共享存储器接口逻辑 1-24， 最终传入上位 机， 上位机接收数据， 执行总线节点的上电自检、 周期自检和故障诊断等测试等操作。数据 发送过程与接。

49、收通道的接收过程相反。 0077 当 FC-AE-1553 总线节点卡作为网络终端 NT 时， 数据传输过程如下 ： 0078 以发送通道为例 ： 外设数据经 422 接口 3-1、 电平转换芯片 3-2 和 422 总线控制 逻辑 1-27 送入局部总线 1-25， 局部总线 1-25 中断控制将数据送入到 DSP 数字信号处理 器 1-11 中封装成标准 FC-AE-1553 数据包， 再经局部总线 1-25 传送给光纤协议收发逻辑 说 明 书 CN 103905281 A 10 7/7 页 11 1-21， 在光纤协议收发逻辑 1-21 中转换成光纤数据帧并将其送入到光纤通讯模块 1-3， 转 换成光信号送入光纤中。其数据接收过程与发送通道的发送过程相反。 说 明 书 CN 103905281 A 11 1/3 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 103905281 A 12 2/3 页 13 图 2 说 明 书 附 图 CN 103905281 A 13 3/。