本发明专利技术提供了一种适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法和系统，包括：步骤1：在CPU端，利用CPU的SPI接口，通过底层驱动程序配置处理器进行数据收发，将CPU端的SPI接口设为主端；步骤2：在FPGA端，通过编写SPI接口程序完成数据收发，将FPGA端的SPI接口设为从端；步骤3：制定SPI数据包协议，数据交互以数据包为单位，主端主动发送数据包，从端通过中断方式来发送数据包；步骤4：制定信道处理流程，根据窄带信道类型保证话音的实时性和数据的可靠性。本发明专利技术充分考虑到了窄带信道的特点，针对信道类型和信道传输内容都做了特殊的处理，能保证话音的实时性和数据的可靠性。话音的实时性和数据的可靠性。话音的实时性和数据的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法和系统
[0001]本专利技术涉及窄带通信系统
，具体地，涉及一种适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法和系统。
技术介绍
[0002]窄带通信系统包含了窄带通信控制设备和各类窄带信道设备(如超短波电台、短波电台、流余、散射、被传等)。窄带通信控制设备是一种专有路由器，主要为各类信道设备提供路由、交换、转发功能。窄带信道单元是通信控制设备的核心板卡之一，其负责处理与窄带信道设备之间的信道互连接口及数据传输服务。窄带信道单元拥有多个信道接口，具体包括异步串口、K口、基带口、四线音频口，其中串口用于传输数据和分组话，K口用于传输数据和时隙话，基带口用于传输数据，四线音频口用于传输模拟话。
[0003]窄带信道单元采用CPU+FPGA的架构，FPGA处理接口时序和逻辑控制，CPU处理协议栈。对上来说，FPGA需要将信道端接收的数据流发送给CPU，对下来说，CPU需要将数据流下发给FPGA最终发往指定信道。由于窄带信道的种类繁多，且传输内容既包含数据又包含话音，对数据来说有可靠性需求，对话音来说有实时性需求。而传统的多信道传输协议大多基于IP协议，由于其主要针对的是宽带信道，该协议有大量的冗余性，不能满足窄带信道通信系统的需求。
[0004]专利文献CN109388597B(申请号：CN201811160055.3)公开了一种基于FPGA的数据交互方法及装置，所述方法包括：FPGA模块内的虚拟P2P桥接收第一终端发送的TLP类型的数据包，并将数据包存储于缓存单元中；FPGA模块内的业务单元对数据包进行解析，获取数据包对应的目的终端地址和地址路由，以及根据目的终端地址确定第二终端；判断第二终端与FPGA模块连接的总线的状态；当确定总线的状态处于空闲状态时，从缓存单元中读取数据包，并将数据包通过虚拟P2P桥发送给第二终端。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法和系统。
[0006]根据本专利技术提供的适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法，包括：
[0007]步骤1：在CPU端，利用CPU的SPI接口，通过底层驱动程序配置处理器进行数据收发，将CPU端的SPI接口设为主端；
[0008]步骤2：在FPGA端，通过编写SPI接口程序完成数据收发，将FPGA端的SPI接口设为从端；
[0009]步骤3：制定SPI数据包协议，数据交互以数据包为单位，主端主动发送数据包，从端通过中断方式来发送数据包；
[0010]步骤4：制定信道处理流程，根据窄带信道类型保证话音的实时性和数据的可靠性。
[0011]优选的，所述步骤1包括：
[0012]步骤1.1：通过驱动程序配置处理器的SPI接口，设定SPI参数，包括分频系数和主从设置；
[0013]步骤1.2：配置处理器中断，来自从端的数据包通过中断响应方式进行接收。
[0014]优选的，所述步骤2包括：
[0015]根据SPI时序，在FPGA端编写SPI从端接口程序，将从端SPI接口引脚与主端SPI接口引脚互连。
[0016]优选的，所述步骤3包括：
[0017]步骤3.1：制定SPI数据包协议，第1字节为数据包头0xEA，第2字节为数据包长度低字节，第3字节为数据包长度高字节，第4字节为命令字节，第5字节为保留字节，后面字节为有效数据包字节，有效数据包字节后面再加两个CRC16校验字节；
[0018]步骤3.2：根据传输内容划分命令字节；
[0019]步骤3.3：制定交互方式，主端在发送时主动产生时钟和片选信号，主动发送数据，在接收时通过中断方式接收数据；从端在发送时通过中断方式发送数据，在接收时根据时钟和片选信号接收数据。
[0020]优选的，所述步骤4包括：
[0021]步骤4.1：窄带信道类型包括串口数据、分组话、K口数据、时隙话、基带数据和模拟话；处理优先级为：分组话>时隙话>模拟话>串口数据>K口数据>基带数据；
[0022]步骤4.2：根据信道带宽窄，将话音使用PCM编码模式，并采用160字节为一数据包，每20ms定时发送的方式来节省SPI占用资源；
[0023]步骤4.3：为保证数据传输的可靠性，根据不同信道的特点对数据进行处理，对串口数据增加SLIP协议，对K口数据增加HDLC协议，对基带数据增加RS+BCH编码。
[0024]根据本专利技术提供的适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互系统，包括：
[0025]模块M1：在CPU端，利用CPU的SPI接口，通过底层驱动程序配置处理器进行数据收发，将CPU端的SPI接口设为主端；
[0026]模块M2：在FPGA端，通过编写SPI接口程序完成数据收发，将FPGA端的SPI接口设为从端；
[0027]模块M3：制定SPI数据包协议，数据交互以数据包为单位，主端主动发送数据包，从端通过中断方式来发送数据包；
[0028]模块M4：制定信道处理流程，根据窄带信道类型保证话音的实时性和数据的可靠性。
[0029]优选的，所述模块M1包括：
[0030]模块M1.1：通过驱动程序配置处理器的SPI接口，设定SPI参数，包括分频系数和主从设置；
[0031]模块M1.2：配置处理器中断，来自从端的数据包通过中断响应方式进行接收。
[0032]优选的，所述模块M2包括：
[0033]根据SPI时序，在FPGA端编写SPI从端接口程序，将从端SPI接口引脚与主端SPI接口引脚互连。
[0034]优选的，所述模块M3包括：
[0035]模块M3.1：制定SPI数据包协议，第1字节为数据包头0xEA，第2字节为数据包长度低字节，第3字节为数据包长度高字节，第4字节为命令字节，第5字节为保留字节，后面字节为有效数据包字节，有效数据包字节后面再加两个CRC16校验字节；
[0036]模块M3.2：根据传输内容划分命令字节；
[0037]模块M3.3：制定交互方式，主端在发送时主动产生时钟和片选信号，主动发送数据，在接收时通过中断方式接收数据；从端在发送时通过中断方式发送数据，在接收时根据时钟和片选信号接收数据。
[0038]优选的，所述模块M4包括：
[0039]模块M4.1：窄带信道类型包括串口数据、分组话、K口数据、时隙话、基带数据和模拟话；处理优先级为：分组话>时隙话>模拟话>串口数据>K口数据>基带数据；
[0040]模块M4.2：根据信道带宽窄，将话音使用PCM编码模式，并采用160字节为一数据包，每20ms定时发送的方式来节省SPI占用资源；
[0041]模块M4.3：为保证本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法，其特征在于，包括：步骤1：在CPU端，利用CPU的SPI接口，通过底层驱动程序配置处理器进行数据收发，将CPU端的SPI接口设为主端；步骤2：在FPGA端，通过编写SPI接口程序完成数据收发，将FPGA端的SPI接口设为从端；步骤3：制定SPI数据包协议，数据交互以数据包为单位，主端主动发送数据包，从端通过中断方式来发送数据包；步骤4：制定信道处理流程，根据窄带信道类型保证话音的实时性和数据的可靠性。2.根据权利要求1所述的适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1.1：通过驱动程序配置处理器的SPI接口，设定SPI参数，包括分频系数和主从设置；步骤1.2：配置处理器中断，来自从端的数据包通过中断响应方式进行接收。3.根据权利要求1所述的适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法，其特征在于，所述步骤2包括：根据SPI时序，在FPGA端编写SPI从端接口程序，将从端SPI接口引脚与主端SPI接口引脚互连。4.根据权利要求1所述的适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法，其特征在于，所述步骤3包括：步骤3.1：制定SPI数据包协议，第1字节为数据包头0xEA，第2字节为数据包长度低字节，第3字节为数据包长度高字节，第4字节为命令字节，第5字节为保留字节，后面字节为有效数据包字节，有效数据包字节后面再加两个CRC16校验字节；步骤3.2：根据传输内容划分命令字节；步骤3.3：制定交互方式，主端在发送时主动产生时钟和片选信号，主动发送数据，在接收时通过中断方式接收数据；从端在发送时通过中断方式发送数据，在接收时根据时钟和片选信号接收数据。5.根据权利要求1所述的适用于窄带信道单元的CPU与FPGA数据交互方法，其特征在于，所述步骤4包括：步骤4.1：窄带信道类型包括串口数据、分组话、K口数据、时隙话、基带数据和模拟话；处理优先级为：分组话>时隙话>模拟话>串口数据>K口数据>基带数据；步骤4.2：根据信道带宽窄，将话音使用PCM编码模式，并采用160字节为一数据包，每20ms定时发送的方式来节省SPI占用资源；步骤4.3：为保证数据传输的可靠性，根据不同信道的特点对数据进行处理，对串口数据增加SLIP协议，对K口数据增加HDLC协议，对基带数据增加RS+BCH编码。6.一种适用于窄带信道单元的C...
【专利技术属性】
技术研发人员：季锦杰，周峰，沈乙鸥，
申请(专利权)人：上海微波技术研究所中国电子科技集团公司第五十研究所，
类型：发明
国别省市：
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