FC‑AE‑1553仿真通信演示系统及数据发送方法技术方案

本发明专利技术公开了一种FC‑AE‑1553仿真通信演示系统及数据发送方法，所述FC‑AE‑1553仿真通信演示系统包括：第一子网，包括，第一工控机、第二工控机和第一交换机、第三交换机；第二子网，包括，第三工控机、第四工控机和第二交换机、第四交换机；其中，所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第一交换机和第三交换机组成第一冗余网；所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第二交换机和第四交换机组成第二冗余网；所述第一冗余网及第二冗余网构建FC‑AE‑1553双冗余网络。所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机为通讯节点，内部分别插入FC‑AE‑1553仿真通讯卡。

【技术实现步骤摘要】
FC-AE-1553仿真通信演示系统及数据发送方法
本专利技术涉及高速串行总线通信与测试
，尤指一种FC-AE-1553仿真通信演示系统及数据发送方法。
技术介绍
FC(FibreChannel光纤通道协议)的制定开始于1988年，由美国国家标准委员会ANSIX3T11小组负责。目前已形成了一个庞大的协议族，并且还在不断地更新与完善。近年来，我国也开始大力研究FC协议相关高速互联技术，并连续发布了《GJB6410–2008光纤通道物理和信号接口FC-PH》、《GJB6411–2008光纤通道航空电子环境FC-AE》等一系列FC协议标准，并且已经广泛应用于多种型号的航空航天器内部电子通信网络系统中。FC协议网络是综合计算机通道和数据网络概念提出的一个不同于传统的通道和网络结构的互连方案。是一种具有高实时性、可靠性、带宽、性价比的开放式通信技术，采用通道计数控制信号传输，使用交换或仲裁环拓扑处理介质访问冲突，采用信用策略控制网络流量。其主要特点如下：1)采用全双工高速串行总线接口；2)常用速率为1.0625/2.125/4.25Gbps，并可随着物理接口与传输介质的升级，能达到8/16Gbps的高带宽；3)传输介质使用波长850nm的多模光纤或1310nm的单模光纤，无中继理论传输距离分别可达到500m与15km，具备超高抗电磁干扰能力；4)误码率优于10-12，线路传输延时优于5us/km；5)有效带宽比高，采用8B/10B编码，单帧数据包负载最大可达2112Byte，理论有效带宽优于端口速率的75％；6)支持点到点，仲裁环，交换网等多种网络拓扑结构，组网灵活；7)支持全网时钟同步，时钟同步精度优于0.1us；8)高层协议种类丰富，定义完整。分布式网络协议代表为FC-AE-ASM(匿名签署消息传输协议)，集中控制式网络协议代表为FC-AE-1553(MIL-STD-1553高层FC映射协议)。FC-AE-1553(FibreChannelAvionicsEnvironment1553)是光纤通道航空电子环境1553协议集的简称。其中，FC(光纤通道)协议标准为涵盖了FC-0至FC-4的一个宽范围协议族，定义了类型丰富且方便高层协议调用的底层应用集。FC-AE(光纤通道航空电子环境)标准则是针对航空电子环境系统特点而定义的一系列上层协议(UpLevelProtocol)的集合。这些上层协议选取FC基础协议族的一部分底层应用，专用于航空电子命令、控制、仪表、仿真、信号处理和传感器、视频数据分配等多个方面。FC-AE-1553就是FC-AE系列协议集中的一种上层协议。其主要特点是基于高速光纤总线，满足实时航空关键飞行指令与关键任务指令的可靠传输。同时，FC-AE-1553协议又定义了继承MIL-STD-1553总线系统，利用桥接方式即可使之通过高速光纤总线来进行设备接入的方法。FC-AE-1553总线协议的特点如下：1)采用了光纤通道技术，全速带宽可以达到2.125Gbps甚至更高速率，为未来航空航天设计提足够预留的带宽；2)FC-AE-1553可以提供10us以下的端到端的传输延迟(一般场景)，能够满足系统快速传输数据的要求；3)打破了传统1553B的线性结构，FC-AE-1553采用交换式网络结构，允许存在多个网络控制器NC,这样可以保障FC-AE-1553总线网络在同一时刻多个网络终端NT之间可以进行数据通信，而不像线型结构中同一时刻只有两点在进行数据通信；4)FC-AE-1553的网络节点在FC-AE-1553网络中可以同时充当网络控制器NC和网络终端NT；5)FC-AE-1553可支持更大的文件传输，传统1553B总线一次消息传输最多完成64个字节的数据传输，而FC-AE-1553一次消息最大可传输4.3G字节的数据，更适合大数据量传输；6)FC-AE-1553支持光缆传输。采用光纤作为传输介质，多模光纤最大传输距离为500m，单模光纤最大传输距离为10km，可有效减轻整个系统线缆重量，并具有极好的抗电磁干扰能力；7)FC-AE-1553最大可允许的误码率为10-12，这种极低误码率使得传输高度可靠的数据采用无确认的方式成为可能，支持低开销大块数据的传输；8)FC-AE-1553支持仲裁环路、交换网式或混合组网结构，进一步扩展了总线的网络规模，使组网设计更加灵活；9)FC-AE-1553通过1553B协议桥，可桥接MIL-STD-1553总线的低速设备。未来新一代航天器在整体性能、通讯节点数量、传输距离、信息交互数据量将不断增长，其总线通讯网络对传输带宽、传输距离、网络可靠性设计、传输数据量、网络规模、拓扑结构等关键参数均提出了更高的要求。而目前旧型航天器主要还是采用传统的MIL-STD-1553B总线，尽管MIL-STD-1553B总线具备高可靠性和高实时性等特点，但由于其1Mbps传输带宽的限制已经不能完全满足未来航天器的多种技术指标的要求。因此，对于新型航天器的研制单位非常有必要探索和预研新型总线技术，为新型航天器研制高速总线通讯网络提供有效的技术储备和前期论证保障。
技术实现思路
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。本专利技术实施例提供了一种FC-AE-1553仿真通信演示系统及数据发送方法，实现搭建FC-AE-1553总线协议的预研与试验平台，满足FC-AE-1553高速总线通信技术的研究需求。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种FC-AE-1553仿真通信演示系统，包括：第一子网，包括，第一工控机、第二工控机和第一交换机、第三交换机；第二子网，包括，第三工控机、第四工控机和第二交换机、第四交换机；其中，所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第一交换机和第三交换机组成第一冗余网；所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第二交换机和第四交换机组成第二冗余网；所述第一冗余网及第二冗余网构建FC-AE-1553双冗余网络；所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机为通讯节点，内部分别插入FC-AE-1553仿真通讯卡，所述FC-AE-1553仿真通讯卡用于实现FC-AE-1553协议栈的硬件部分，完成上位机与板卡缓冲区之间的数据交互，FC-AE-1553消息队列的实时控制，FC格式数据帧的组成与分解、发送与接收；所述第一工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第一交换机端口Port1连接，第一工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第三交换机端口Port1连接；所述第二工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第一交换机端口Port2连接，第二工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第三交换机端口Port2连接；所述第三工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第二交换机端口Port1连接，第三工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第四交换机端口Port1连接；所述第四工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第二交换机端口Port2连接，第四工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第四交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FC‑AE‑1553仿真通信演示系统，其特征在于，包括：第一子网，包括，第一工控机、第二工控机和第一交换机、第三交换机；第二子网，包括，第三工控机、第四工控机和第二交换机、第四交换机；其中，所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第一交换机和第三交换机组成第一冗余网；所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第二交换机和第四交换机组成第二冗余网；所述第一冗余网及第二冗余网构建FC‑AE‑1553双冗余网络；所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机为通讯节点，内部分别插入FC‑AE‑1553仿真通讯卡，所述FC‑AE‑1553仿真通讯卡用于实现FC‑AE‑1553协议栈的硬件部分，完成上位机与板卡缓冲区之间的数据交互，FC‑AE‑1553消息队列的实时控制，FC格式数据帧的组成与分解、发送与接收；所述第一工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port0端口与第一交换机端口Port1连接，第一工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port1端口与第三交换机端口Port1连接；所述第二工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port0端口与第一交换机端口Port2连接，第二工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port1端口与第三交换机端口Port2连接；所述第三工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port0端口与第二交换机端口Port1连接，第三工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port1端口与第四交换机端口Port1连接；所述第四工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port0端口与第二交换机端口Port2连接，第四工控机中FC‑AE‑1553仿真通讯卡的Port1端口与第四交换机端口Port2连接；所述第一交换机的Port0端口与第二交换机的Port0端口连接，构建系统第一冗余网络；所述第三交换机的Port0端口与第四交换机的Port0端口连接，构建系统第二冗余网络。...

【技术特征摘要】
1.一种FC-AE-1553仿真通信演示系统，其特征在于，包括：第一子网，包括，第一工控机、第二工控机和第一交换机、第三交换机；第二子网，包括，第三工控机、第四工控机和第二交换机、第四交换机；其中，所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第一交换机和第三交换机组成第一冗余网；所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机、第二交换机和第四交换机组成第二冗余网；所述第一冗余网及第二冗余网构建FC-AE-1553双冗余网络；所述第一工控机、第二工控机、第三工控机、第四工控机为通讯节点，内部分别插入FC-AE-1553仿真通讯卡，所述FC-AE-1553仿真通讯卡用于实现FC-AE-1553协议栈的硬件部分，完成上位机与板卡缓冲区之间的数据交互，FC-AE-1553消息队列的实时控制，FC格式数据帧的组成与分解、发送与接收；所述第一工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第一交换机端口Port1连接，第一工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第三交换机端口Port1连接；所述第二工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第一交换机端口Port2连接，第二工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第三交换机端口Port2连接；所述第三工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第二交换机端口Port1连接，第三工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第四交换机端口Port1连接；所述第四工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port0端口与第二交换机端口Port2连接，第四工控机中FC-AE-1553仿真通讯卡的Port1端口与第四交换机端口Port2连接；所述第一交换机的Port0端口与第二交换机的Port0端口连接，构建系统第一冗余网络；所述第三交换机的Port0端口与第四交换机的Port0端口连接，构建系统第二冗余网络。2.根据权利要求1所述的仿真通信演示系统，其特征在于，所述FC-AE-1553仿真通讯卡，包括：现场可编程门阵列FPGA单元，用于按照预设的应用需求实现控制逻辑功能；光模块接口单元SFP，用于收发链路光信号，并将接收到的光信号转化为串行数字信号供FPGA单元处理，同时将来自FPGA单元的串行数字信号转化为光信号发送至光纤链路；边沿连接器，一端连接仿真通讯卡所插入的宿主计算机背板的总线接口PCI-E插槽，另一端与FPGA单元的编码模块GTX接口连接，用于实现仿真通讯卡与仿真通讯卡所插入的宿主计算机之间的高速数据交换；同步动态随机存储器SDRAM，固定的板上外部存储芯片，用于FPGA单元内部微处理器PowerPC的指令与数据存储；配置电路，用于FPGA单元的上电加载配置，为非易失性闪存芯片；闪存单元，用于FPGA单元内PowerPC的上电加载配置，为非易失性闪存芯片；时钟单元，用于提供高精度有源时钟，生成供各个电路模块使用的时钟源；联合测试工作组JTAG接口，用于供FPGA下载配置及用于PowerPC调试使用。3.根据权利要求2所述的仿真通信演示系统，其特征在于，所述联合测试工作组JTAG接口共有3套，其中一套供FPGA下载配置专用，另外两套用于PowerPC调试使用。4.根据权利要求2所述的仿真通信演示系统，其特征在于，所述时钟单元提供的高精度有源时钟为25MHz。5.根据权利要求2所述的仿真通信演示系统，其特征在于，所述FC-AE-1553仿真通讯卡还包括以下模块的一种或者两种以上的组合：双列直插式存储模块DIMM条式连接用插槽，用于FPGA单元的大容量外部数据存储；前面板LED，用于提供双通道光口工作状态标识；扩展接口单元，用于自定义多用接口，包括国际通用时间格式码IRIG-B信号、外部触发输入、触发输出信号。6.根据权利要求2所述的仿真通信演示系统，其特征在于，所述FPGA单元包括以下子模块中的一种或者两种以上的任意组合：第一编码模块GTX_0以及第二编码模块GTX_1，用于收发光信号，并实现光信号与串行数据信号之间的相互转换；路由模块，为FPGA两个通道提供可变的对外数据流拓扑结构，可实现两个通道并行、交叉、内回环等类型的数据路由；第一主逻辑模块Port_0或第二主逻辑模块Port_1，用于按照预设的应用需求实现控制逻辑功能，PCI-EIP核模块，用于FGPA单元与上位机PCI-E总线连接的接口模块，直接用IP核例化；通道数据缓冲及仲裁逻辑模块，用于调度第一主逻辑模块Port_0与第二主逻辑模块Port_1两个逻辑模块对PCI-E总线之间的数据流，解决多端口之间数据传输的冲突。7.根据权利要求6所述的仿真通信演示系统，其特征在于，所述FPGA单元还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚震，王自力，苗佳旺，黄秋柏，
申请(专利权)人：北京旋极信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11