一种时间触发无源光总线及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种时间触发无源光总线及其实现方法，涉及基于光的时间触发总线领域，目的是提供重量较轻且规避了冷启动阶段发生碰撞的总线，包括第一光总线连接器、第二光总线连接器、多个光总线终端控制器、第一光分路器和第二光分路器；每个光总线终端控制器有两个端口，两个端口分别连接到两个光分路器；每个光总线连接器有2个光纤端口，第一光总线连接器的一个端口连接第一光分路器,第二光总线连接器的一个端口连接第二光分路器，第一光总线连接器的另一个端口与第二光总线连接器的另一个端口相连，同时提供相应的实现方法，实现了一种降低机身重量和布线难度、抗干扰能力较强且避免冷启动阶段发送碰撞的总线。较强且避免冷启动阶段发送碰撞的总线。较强且避免冷启动阶段发送碰撞的总线。

【技术实现步骤摘要】
一种时间触发无源光总线及其实现方法


[0001]本专利技术涉及基于光的时间触发总线领域，尤其涉及一种时间触发无源光总线及其实现方法。

技术介绍

[0002]光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤通信是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。
[0003]TTA(Time
‑
Triggered Architecture，时间触发构架)的通信组织方式是通过TDMA(Time Division Multiple Address时分多路复用)实现的，每个通信设备在时间轴上指定的时间槽(slot)发送信息。TTA架构基于全局同步时钟，采用预先设计的静态全局调度列表驱动TDMA模式的数据传输，与外部事件无关。这种传输模式使得TTA能以最小的抖动和可预测的延时在设备间提供数据传输服务，并避免总线冲突。现有技术中实现时间触发架构的技术众多，其中专利号CN103850802A、专利名称为：基于时间触发协议TTP/C总线的电子控制器及FADEC系统的专利公开了一种基于TTP/C的总线的电子控制器，以及该控制器与多种功能模块的连接关系，通过TTP/C总线的电子控制器，实现TTP/C总线冗余，完成时间同步功能，以及功能子板间数据交换。
>[0004]目前针对时间触发架构总线协议，大都采用TTP/C协议，以电缆为媒介完成的。而一般的电缆链路如RS485，CAN的速率有限，难以满足高速的数据传输需求。同时电缆较光纤重量较重，过长的电缆会增加机身整体重量。并且由于总线的特性，使得冲突避免也成为了需要兼顾考虑的问题。对于Configuration Data的配置比较繁琐，需要逐一设备进行配置。

技术实现思路

[0005]本专利技术公开了一种时间触发无源光总线，目的是提供重量较轻、提高带宽、且规避了冷启动阶段发生碰撞的总线。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采取了以下技术方案：
[0007]一种时间触发无源光总线，包括第一光总线连接器、第二光总线连接器、多个光总线终端控制器、第一光分路器和第二光分路器；每个光总线终端控制器有两个端口，两个端口分别连接到第一光分路器和第二光分路器；每个光总线连接器有2个光纤端口，第一光总线连接器的一个端口连接第一光分路器,第二光总线连接器的一个端口连接第二光分路器，第一光总线连接器的另一个端口与第二光总线连接器的另一个端口相连。
[0008]所述光总线连接器均设置有光总线连接器状态控制单元，所述光总线终端控制器均设置有光总线终端控制器状态控制单元。
[0009]本专利技术还公开了一种时间触发无源光总线的实现方法，应用于以上所述的一种时
间触发无源光总线，所述总线包括两个光总线连接器、多个光总线终端控制器、两个光分路器，所述光总线连接器均设置有光总线连接器状态控制单元，所述光总线终端控制器均设置有光总线终端控制器状态控制单元，两个光总线连接器记为第一光总线连接器、第二光总线连接器，两个光分路器记为第一光分路器和第二光分路器，包括以下步骤：
[0010]S1：初始化设备，加载光总线连接器状态控制单元和光总线终端控制器状态控制单元；
[0011]S2：打开光总线连接器状态控制单元或光总线终端控制器状态控制单元的状态控制逻辑；
[0012]S3：等待生成链路拓扑，等待链路时间参数测量完成；
[0013]S4：完成光总线终端控制器配置，完成冷启动过程；
[0014]S5：维护链路拓扑，进行OTTB_FRAME的传输。
[0015]优选地，所述光总线连接器状态控制单元的状态控制逻辑包括以下步骤，
[0016]步骤010：默认使用第一光总线连接器发送配置数据，通过第一光分路器下发到各个节点，第二光总线连接器将来自第一光总线连接器的配置数据转发到第二光分路器，并完成对第二光分路器的链路延时信息的测量，设置本地成员向量为0，初始化设备本地时钟为0，全局使用一个本地时钟，本地时钟以Micro Clock为最小时钟周期；
[0017]步骤020：第一光总线连接器循环向所连的第一光分路器和第二光总线连接器发送T_SYNC_FRAME帧，两个光总线连接器分别记录各自发送T_SYNC_FRAME帧的发送时刻t1，同时开始计时，等待对应设备响应或响应超时；光总线连接器收到对应设备的N_RESP_FRAME帧，停止计时，记录当前接收到N_RESP_FRAME帧的时刻t2，两个光总线连接器分别计算出各自的链路延时参数T_wiredelay＝(t2
‑
t1
‑
t_cost)/2，其中t_cost为光总线终端控制器处理T_SYNC_FRAME所花费的时间；
[0018]步骤030：等待当前网络中所有网络设备遍历检测完成，向光总线终端控制器发送配置信息以及两个光分路器分别测量得到的链路延时参数；
[0019]步骤040：使用本地成员向量填充ALLOW_COLDSTART_FRAME帧中的成员向量字段；
[0020]步骤050：检测并维护拓扑；
[0021]所述光总线终端控制器状态控制单元的状态控制逻辑包括以下步骤：
[0022]步骤110：设置所有设备的成员向量，将自身Membership Flag对应位置为1，其他位置设为0，初始化设备本地时钟为0；
[0023]步骤120：分别监听两条链路上是否存在来自光总线连接器的T_SYNC_FRAME帧，并且帧中的成员向量与设备自身成员向量值相同，使用第一光总线连接器发送的T_SYNC_FRAME帧的时间信息同步本地时钟，分别处理两个链路的T_SYNC_FRAME帧，当任意链路接收到T_SYNC_FRAME帧后，立刻通过该链路发送响应报文N_RESP_FRAME；
[0024]步骤130：完成响应的光总线终端控制器监听链路上属于自己的配置信息，校验自己的配置信息后，若校验通过回复CON_ACK，校验不通过则回复CON_FAIL；
[0025]步骤140：监听到ALLOW_COLDSTART_FRAME帧后，所有光总线终端控制器接收到含有当前网络全局视图的成员向量，至此完成冷启动过程，所有接收到ALLOW_COLDSTART_FRAME帧的光总线终端控制器将本地时钟设置为相对于光总线连接器的链路延时，同时设置当前集成周期为0，到达全局时刻GLOBAL_RESTART_POINT_TIME后，重置本地时钟为0，接
着按照配置信息实现正常的通信；
[0026]步骤150：形成集团的各个光总线终端控制器按照本地的计划时间标发送TIME_TRIGGER_FRAME时间触发流量，利用GMP算法和分布式时钟算法完成拓扑的维持。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时间触发无源光总线，其特征在于：包括第一光总线连接器、第二光总线连接器、多个光总线终端控制器、第一光分路器和第二光分路器；每个光总线终端控制器有两个端口，两个端口分别连接到第一光分路器和第二光分路器；每个光总线连接器有2个光纤端口，第一光总线连接器的一个端口连接第一光分路器,第二光总线连接器的一个端口连接第二光分路器，第一光总线连接器的另一个端口与第二光总线连接器的另一个端口相连；所述光总线连接器均设置有光总线连接器状态控制单元，所述光总线终端控制器均设置有光总线终端控制器状态控制单元。2.一种时间触发无源光总线的实现方法，应用于权利要求1所述一种时间触发无源光总线，所述总线包括两个光总线连接器、多个光总线终端控制器、两个光分路器，所述光总线连接器均设置有光总线连接器状态控制单元，所述光总线终端控制器均设置有光总线终端控制器状态控制单元，两个光总线连接器记为第一光总线连接器、第二光总线连接器，两个光分路器记为第一光分路器和第二光分路器，其特征在于，包括以下步骤：S1：初始化设备，加载光总线连接器状态控制单元和光总线终端控制器状态控制单元；S2：打开光总线连接器状态控制单元或光总线终端控制器状态控制单元的状态控制逻辑；S3：等待生成链路拓扑，等待链路时间参数测量完成；S4：完成光总线终端控制器配置，完成冷启动过程；S5：维护链路拓扑，进行OTTB_FRAME的传输。3.根据权利要求2所述的一种时间触发无源光总线的实现方法，其特征在于：所述光总线连接器状态控制单元的状态控制逻辑包括以下步骤，步骤010：默认使用第一光总线连接器发送配置数据，通过第一光分路器下发到各个节点，第二光总线连接器将来自第一光总线连接器的配置数据转发到第二光分路器，并完成对第二光分路器的链路延时信息的测量，设置本地成员向量为0，初始化设备本地时钟为0，全局使用一个本地时钟，本地时钟以Micro Clock为最小时钟周期；步骤020：第一光总线连接器循环向所连的第一光分路器和第二光总线连接器发送T_SYNC_FRAME帧，两个光总线连接器分别记录各自发送T_SYNC_FRAME帧的发送时刻t1，同时开始计时，等待对应设备响应或响应超时；光总线连接器收到对应设备的N_RESP_FRAME帧，停止计时，记录当前接收到N_RESP_FRAME帧的时刻t2，两个光总线连接器分别计算出各自的链路延时参数T_wiredelay＝(t2
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t1
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t_cost)/2，其中t_cost为光总线终端控制器处理T_SYNC_FRAME所花费的时间；步骤030：等待当前网络中所有网络设备遍历检测完成，向光总线终端控制器发送配置信息以及两个光分路器分别测量得到的链路延时参数；步骤040：使用本地成员向量填充ALLOW_COLDSTART_FRAME帧中的成员向量字段；步骤050：检测并维护拓扑；所述光总线终端控制器状态控制单元的状态控制逻辑包括以下步骤：步骤110：设置所有设备的成员向量，将自身Membership Flag对应位置为1，其他位置设为0，初始化设备本地时钟为0；步骤120：分别监听两条链路上是否存在来自光总线连接器的T_SYNC_FRAME帧，并且帧中的成员向量与设备自身成员向量值相同，使用第一光总线连接器发送的T_SYNC_FRAME帧
的时间信息同步本地时钟，分别处理两个链路的T_SYNC_FRAME帧，当任意链路接收到T_SYNC_FRAME帧后，立刻通过该链路发送响应报文N_RESP_FRAME；步骤130：完成响应的光总线终端控制器监听链路上属于自己的配置信息，校验自己的配置信息后，若校验通过回复CON_ACK，校验不通过则回复CON_FAIL；步骤140：监听到ALLOW_COLDSTART_FRAME帧后，所有光总线终端控制器接收到含有当前网络全局视图成员向量，至此完成冷启动过程，所有接收到ALLOW_COLDSTART_FRAME帧的光总线终端控制器将本地时钟设置为相对于光总线连接器的链路延时，同时设置当前集成周期为0，到达全局时刻GLOBAL_RESTART_POINT_TIME后，重置本地时...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭逸飞，涂晓东，牛萌，李港，刘坤，谢军，张超，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：发明
国别省市：