CN104008082A - 1553b总线rt节点与can总线的转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，旨在提出一种灵活，可靠，能使1553B总线与CAN总线的连接更为快捷的转换器。本发明通过下述技术方案予以实现：DSP芯片通过地址、数据和控制信号线访问FPGA的1553B远程终端RT的IP核与CAN协议芯片，接收FPGA的1553B远程终端RT的IP核和CAN协议芯片产生的中断信号，调度控制软件运行平台读取、配置1553B总线RT节点参数、CAN总线节点参数，在数据应用层上完成1553B总线RT节点与CAN总线的转换；FPGA芯片采用1553B的远程终端RT的IP核模式作为1553B总线协议控制器，结合1553B接口驱动变压器电路接入1553B总线网络,链接1553B总线的物理层；CAN协议芯片结合CAN隔离驱动电路接入CAN总线网络。
Description
技术领域
本发明涉及一种信息处理技术领域中关于1553B总线RT节点与CAN总线的转换器。
背景技术
在控制系统中,常同时采用都有较高可靠性的1553B总线和CAN总线进行设备互连,虽然采用指令/响应方式异步操作和双冗余设计的1553B总线,具有更高可靠性,但相比CAN总线成本更高。CAN总线属于一种工业总线，具有更高的性价比。很多工业设备都设有CAN总线接口，由于控制方式以及信息传递方式转换的需要,在某些测控系统中，经常存在1553B总线与CAN总线之间的总线转换。由于CAN总线在其汽车电子系统中的卓越表现，受到了越来越多的用户的关注和认可。
这两种总线都是传输速率高、可靠性高、实时性能好的总线，但是它们都存在一定的不足。1553B总线的任一次数据传输都是由主节点发出命令开始，从节点接到命令后解析并执行，同时把相应状态反馈给主节点，这使得网络上的数据传输率大大降低，并使主节点控制器非常繁忙，而且在下端出现异常时，数据不能立即上传，必须等待主节点的传输命令，灵活性较差。而CAN总线为多主竞发总线，能较好解决这个问题。但CAN总线也存在很多不足，例如它无法和1553B总线一样给出一个比较确定的响应时间，而且没有双冗余或多冗余结构设计，这使得CAN总线的可靠性和实时性不如1553B。但1553B总线硬件成本非常高，相同条件下是CAN总线的几百倍，对于测试系统来说是很难承受的，因此在测控系统中对于控制多采用1553B总线，对于测试采用CAN总线，而这两者之间的信息交互就成了整个系统的关键，从而促使了现有技术1553B与CAN总线转换卡的诞生。现有技术1553B与CAN总线转换卡采用ARM9处理器作为中间转换平台，RTLinux操作系统作为调度，通过上层应用程序实现1553B总线与CAN总线之间的信息转换，通过转换卡扩展LCD接口和串口，实现转换数据的实时监控。但如何在FPGA中设计一个可靠性较高的异步FIFO实现高速4Mb/s的1553B总线和1Mb/s的CAN总线互连转换，降低亚稳态发生概率，目前还没有完全解决。1553B总线的帧结构有2种，其实命令字和状态字共用一种帧结构，而这两种帧仅仅是同步头不同。1553B的帧中，开始3位为同步位，数据字是上跳沿，而命令字和状态字为下降沿，4～19位为数据位，数据字中为传输的数据，而命令字和状态字中为命令或状态位，最后一位为奇偶校验位。而在CAN总线中，只有一种帧结构，仅仅是，是否采用扩展帧而已，其中帧起始由单个显位组成，仲裁场由标识符和RTR位组成，一共12位，控制场由2个保留位和4个DLC位组成，数据场由0到8个字组成，每个字8位，CRC场由15位的CRC序列和1位标识位组成，ACK场由1位ACK间隙和一位ACK界定符组成，最后的帧结束由连续的7个隐性位组成。可见，1553B和CAN总线不但帧结构不同，命令体系不一样，而且不同的1553B与CAN总线之间的转换方法也是不一样的，因此1553B与CAN总线之间的转换不仅仅是帧结构的转换，还涉及到两个系统之间命令的解析，因此两种总线的转换方式更加灵活的实现需要一定的技术支持。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足之处，提出一种更加灵活，可靠性较高，能使1553B总线与CAN总线的连接更为快捷的1553B总线与CAN总线的远程终端RT节点转换器。
本发明的上述目的可以通过以下措施来达到，一种1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，包括数字信号处理DSP芯片、数据存储芯片Flash、现场可编程门阵列FPGA芯片和CAN协议芯片，其特征在于：DSP芯片通过RS422总线接口直接访问Flash数据存储芯片，通过地址、数据和控制信号线访问FPGA的1553B远程终端RT的IP核与CAN协议芯片，接收FPGA的1553B远程终端RT的IP核和CAN协议芯片产生的中断信号；DSP芯片调度控制软件运行平台读取、配置1553B总线RT节点参数、CAN总线节点参数，在数据应用层上完成1553B总线RT节点与CAN总线的转换,以及数据存储芯片Flash两种总线的配置参数及转换格式数据存储；FPGA芯片采用1553B的远程终端RT的IP核模式作为1553B总线协议控制器，通过1553B接口驱动变压器电路接入1553B总线网络,链接1553B总线的物理层；CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，通过CAN隔离驱动电路接入CAN总线网络。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
本发明把带有CAN总线接口的设备以远程终端（Remote Terminal，RT）节点的方式接入1553B总线系统，用1553B总线RT节点与CAN总线的转换器来完成1553B总线与CAN总线的连接更为快捷。本发明采用DSP芯片作为总线数据转换和调度控制软件运行平台，在数据应用层上完成1553B总线RT节点与CAN总线的转换。FPGA的1553B远程终端RT模块IP核，完成1553B的起始位、校验位产生，指令应答等1553B协议层的封装。通过1553B接口驱动电路和变压器电路，链接到1553B总线的物理层。CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，完成报文头、校验位、应答位等CAN协议层的封装。通过CAN隔离驱动电路，链接到CAN总线的物理层。
用户通过RS422把1553B总线参数（如RT地址、子地址等）、CAN总线参数（如波特率、帧格式等）和数据转换方式参数等发送到本发明并保存到Flash数据存储芯片中。启动本发明，则由DSP软件运行读取参数、配置1553B总线RT节点参数和CAN总线节点参数，并在数据应用上进行总线之间的转换，通过DSP控制的指示灯和RS422接口展示和信息传输，实现了转换数据的实时监控。总之更改本发明的参数配置文件，即可完成多种1553B总线RT节点到CAN总线设备的转换，无需对原通信软件做变动。
附图说明
下图结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所属的实施例范围之中。
图1是本发明1553B总线的远程终端RT节点与CAN总线转换器的组成原理示意图。
图2是本发明1553B总线的远程终端RT节点与CAN总线转换器DSP软件流程图。
具体实施方式
参阅图1。1553B总线的远程终端RT节点与CAN总线转换器，包括DSP芯片、Flash数据存储芯片、FPGA芯片和CAN协议芯片。DSP作为总线数据转换和调度控制软件运行平台，在数据应用层上完成1553B总线RT节点与CAN总线的转换。DSP芯片外接多个指示灯和RS422接口，可[a1]直接访问Flash数据存储芯片，通过内部地址、数据和控制信号线可访问FPGA的1553B远程终端RT的IP核与CAN协议芯片，同时可接收FPGA的1553B远程终端RT的IP核和CAN协议芯片产生的中断信号。1553B远程终端RT模块IP核将接收到1553B总线数据后产生中断到DSP芯片，完成1553B的起始位、校验位产生，指令应答等1553B协议层的封装，同时通过1553B接口驱动电路变压器电路链接1553B总线的物理层，接入1553B总线网络；CAN总线设备通过CAN隔离转换电路链接CAN总线的物理层，CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，完成报文头、校验位、应答位等CAN协议层的封装，并在在接收到相应的数据后产生中断到DSP，DSP接收到中断后读取数据，根据帧ID识别码判断结果进行数据格式转换，用帧ID识别码中包含的RT地址及子地址和数据，写入对应FPGA的1553B远程终端RT模块IP核。
FPGA芯片采用1553B的远程终端RT的IP核模式作为1553B总线协议控制器，通过1553B接口驱动电路和变压器电路接入1553B总线网络,链接1553B总线的物理层；CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，通过CAN隔离驱动电路接入CAN总线网络。FPGA的1553B远程终端RT模块IP核结合1553B接口驱动电路和变压器电路，完成1553B总线的1553B协议层封装和物理层链接。CAN协议芯片结合CAN隔离驱动电路，完成CAN总线协议层的封装和物理层链接。CAN协议芯片在接收到CAN总线数据后产生中断到DSP芯片。
FPGA芯片采用RT模块IP核作为1553B总线协议控制器，通过1553B接口驱动电路和变压器电路接入1553B总线网络，可把DSP要发送的数据通过1553B协议层封装后发送到1553B总线，也可以接收1553B总线的数据解析封装提取出有效数据，通过产生中断通知DSP进行读取。
CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，通过CAN隔离驱动电路接入CAN总线网络，可把DSP要发送的数据通过CAN协议层封装后发送到CAN总线，也可以接收CAN总线的数据解析封装提取出有效数据，通过产生中断通知DSP进行读取。
DSP将1553B总线与CAN总线之间数据转换内容如下表所示：
参阅图2。DSP运行的总线数据转换和调度控制软件运行是完成1553B总线RT节点与CAN总线的转换的核心。
整个软件主要为两个流程，一个为1553B总线接收到的数据转为CAN总线数据，另一个为CAN总线接收到的数据转为1553B总线数据。
1553B总线接收数据转换为CAN总线数据流程为：1553B总线向指定的远程终端RT发送数据，由FPGA的1553B远程终端RT模块IP核接收到相应的数据后产生中断到DSP，DSP接收到中断后读取完整的数据，根据总线转换内容所定生成相应CAN总线的帧ID识别码和数据格式，如果数据大于4个字，则在帧ID识别码中生成相应的分包序号和分包总数，且需要把数据进行多次分包发送到CAN总线，直到数据发送完毕，最后把相关转换信息通过指示灯和RS422传送达到实时监控。
CAN总线接收数据转换为1553B总线数据流程为：CAN协议芯片在接收到相应的数据后产生中断到DSP，DSP接收到中断后读取数据，根据帧ID识别码判断是否需要组包，如果需要组包则等待接收完整的数据。待数据接收完整后，进行数据格式转换，用帧ID识别码中包含的RT地址及子地址和数据，写入对应FPGA的1553B远程终端RT模块IP核。
Claims (6)
1.一种1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，包括数字信号处理DSP芯片、数据存储芯片Flash、现场可编程门阵列FPGA芯片和CAN协议芯片，其特征在于：DSP芯片通过RS422总线接口直接访问Flash数据存储芯片，通过地址、数据和控制信号线访问FPGA的1553B远程终端RT的IP核与CAN协议芯片，接收FPGA的1553B远程终端RT的IP核和CAN协议芯片产生的中断信号；DSP芯片调度控制软件运行平台读取、配置1553B总线RT节点参数、CAN总线节点参数，在数据应用层上完成1553B总线RT节点与CAN总线的转换,以及数据存储芯片Flash两种总线的配置参数及转换格式数据存储；FPGA芯片采用1553B的远程终端RT的IP核模式作为1553B总线协议控制器，结合1553B接口驱动变压器电路接入1553B总线网络,链接1553B总线的物理层；CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，结合CAN隔离驱动电路接入CAN总线网络。
2.如权利要求1所述的1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，其特征在于：1553B远程终端RT模块IP核将接收到1553B总线数据后产生中断到DSP芯片，完成1553B的起始位、校验位产生，指令应答1553B协议层的封装，同时通过1553B接口驱动变压器电路链接1553B总线的物理层，接入1553B总线网络。
3.如权利要求1所述的1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，其特征在于：CAN总线设备通过CAN隔离转换电路链接CAN总线的物理层，CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，完成报文头、校验位、应答位CAN协议层的封装，并在在接收到相应的数据后产生中断到DSP，DSP接收到中断后读取数据，根据帧ID识别码判断结果进行数据格式转换，用帧ID识别码中包含的RT地址及子地址结合完整数据，写入对应FPGA的1553B远程终端RT模块IP核。
4.如权利要求1所述的1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，其特征在于：DSP针对接收到中断读取的数据，根据总线转换内容所定生成相应CAN总线的帧ID识别码和数据格式，如果数据大于4个字，则在帧ID识别码中生成相应的分包序号和分包总数，且需要把数据进行多次分包发送到CAN总线，直到数据发送完毕，最后把相关转换信息通过指示灯和RS422传输到实时监控界面。
5.如权利要求1所述的1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，其特征在于：FPGA芯片采用RT模块IP核作为1553B总线协议控制器，通过1553B接口驱动电路和变压器电路接入1553B总线网络，把DSP要发送的数据通过1553B协议层封装后发送到1553B总线，或接收1553B总线的数据解析封装提取出有效数据，通过产生中断通知DSP进行读取。
6.如权利要求1所述的1553B总线RT节点与CAN总线的转换器，其特征在于：CAN协议芯片作为CAN总线协议控制器，通过CAN隔离驱动电路接入CAN总线网络，把DSP要发送的数据通过CAN协议层封装后发送到CAN总线，或接收CAN总线的数据解析封装提取出有效数据，通过产生中断通知DSP进行读取。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140827 |