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CN112468379B - 一种节点平等权限的通信总线 - Google Patents

一种节点平等权限的通信总线 Download PDF

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CN112468379B
CN112468379B CN202011211163.6A CN202011211163A CN112468379B CN 112468379 B CN112468379 B CN 112468379B CN 202011211163 A CN202011211163 A CN 202011211163A CN 112468379 B CN112468379 B CN 112468379B
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成书锋
李亚锋
康晓东
王炳文
索晓杰
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Xian Aeronautics Computing Technique Research Institute of AVIC
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    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
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Abstract

本申请提供一种节点平等权限的通信总线，所述通信总线包括依次串行连接的节点1至节点n，每个节点具有应用层交互接口控制逻辑、L端口和R端口，每个节点的L端口与下一节点的R端口连接，每个节点的R端口与上一节点的L端口连接，其中：外部数据信号总线和外部控制信号总线均通过所述应用层交互接口控制逻辑与L端口和R端口连接；应用层交互接口控制逻辑通过内部数据信号总线，与L端口的L消息分发开关、L接收数据串并转换、L数据包校验监控、L接收数据包缓冲池、L获取数据控制单元、L发送数据包缓冲池、L发送数据控制单元、L编码校验、L发送源选择、L回路监控连接。

Description

一种节点平等权限的通信总线
技术领域
本申请涉及航空机载计算机系统体系结构，具体涉及一种节点平等权限的通信总线。
背景技术
机载嵌入式通信总线用于不同的机载电子设备之间的数据信息通信，当前在航空领域内飞机上广泛使用到的通信总线有RS422、ARINC429、ARINC659、AFDX、光纤FC、MIL1553B、SAE-AS5643、CAN等等，其中RS422、ARINC429总线属于点对点式通信总线，组网应用扩展性差；ARINC659总线是基于信号同步分时表驱动机制通信的总线，总线上设备间通信需要全局化设计，也不支持总线上设备同时发送消息；AFDX总线是以太网技术在对具有安全性、可靠性、实时性要求更高的航空领域的拓展应用，组网需要配置交换机进行数据路由，其网络设备规模较大不适用于空间有限的中、小型飞机使用；光纤FC总线支持仲裁环和交换式网络拓扑结构，仲裁环结构同一时刻最多支持1个点对点通信回路，而交换式结构同样需要额外引入交换机设备；MIL1553B总线是基于指令响应式通信机制的总线，整个总线网路的数据通信需要总线控制器节点BC统一集中调度，节点权限不对等，总线上节点设备间通信也需要全局化设计，也不支持总线上所有节点设备同时发送消息；SAE-AS5643总线是IEEE1394B总线在航空机载领域内的拓展应用，是基于树型分支级联的网络拓扑结构，虽然不需要交换机但仍然需要根节点实现对网络通信的管理，即节点权限不对等，同时也不支持总线上的节点同时发送信息；CAN总线通信采用物理层消息抢占式通信机制，虽然不需要根节点或总线控制器节点对总线执行管理，也不需要额外引入交换机设备，但也不支持总线上的节点同时发送信息。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种节点平等权限的通信总线，能够可以确保总线上各个节点具有平等的收发数据权限。
本申请提供一种节点平等权限的通信总线，所述通信总线包括依次串行连接的节点1至节点n，每个节点具有应用层交互接口控制逻辑、L端口和R端口，每个节点的L端口与下一节点的R端口连接，每个节点的R端口与上一节点的L端口连接，其中：
外部数据信号总线和外部控制信号总线均通过所述应用层交互接口控制逻辑与L端口和R端口连接；
应用层交互接口控制逻辑通过内部数据信号总线，与L端口的L消息分发开关、L接收数据串并转换、L数据包校验监控、L接收数据包缓冲池、L获取数据控制单元、L发送数据包缓冲池、L发送数据控制单元、L编码校验、L发送源选择、L回路监控连接；
应用层交互接口控制逻辑通过内部数据信号总线，与R端口的R消息分发开关、R接收数据串并转换、R数据包校验监控、R接收数据包缓冲池、R获取数据控制单元、R发送数据包缓冲池、R发送数据控制单元、R编码校验、R发送源选择、R回路监控连接；
应用层交互接口控制逻辑通过控制信号线与L接收数据包缓冲池、L获取数据控制单元、L发送数据包缓冲池、L发送数据控制单元、L发送源选择、L回路监控连接，实现访问控制；
应用层交互接口控制逻辑通过控制信号线连接R接收数据包缓冲池、R获取数据控制单元、R发送数据包缓冲池、R发送数据控制单元、R发送源选择、R回路监控等功能单元，实现访问控制。
具体的，L获取数据控制单元输出的控制线连接L接收数据包缓冲池、L数据包校验监控、L接收数据串并转换、L数据转发缓冲控制、L消息分发开关。
具体的，R获取数据控制单元输出的控制线连接R接收数据包缓冲池、R数据包校验监控、R接收数据串并转换、R数据转发缓冲控制、R消息分发开关。
具体的，L发送数据控制单元输出的控制线连接L发送数据包缓冲池、L编码校验、L发送数据并串转换、L回路监控。
具体的，R发送数据控制单元输出的控制线连接R发送数据包缓冲池、R编码校验、R发送数据并串转换、R回路监控。
具体的，物理层发送R端口将串行数字数据信息转换为外部所需传输的物理数据信息后输出。
具体的，物理层发送L端口将串行数字数据信息转换为外部所需传输的物理数据信息后输出。
具体的，L端口和R端口均为全双工通信端口。
综上所述，本申请提供的节点平等权限的通信总线，具备不需要引入额外交换机设备，可以确保总线上各个节点具有平等的收发数据权限，并支持多节点间在总线上同时交互信息，总线上通信节点设备数量易扩展等特点。
附图说明
图1为现有技术中提供的一种总线拓扑结构示意图；
图2为本申请提供的一种总线通信节点设计示意图。
具体实施方式
针对上述技术背景，本提案给出一种通信总线设计，不需要引入额外交换机设备，可以确保总线上各个节点具有平等的收发数据权限，并支持多节点间在总线上同时交互信息，总线上通信节点设备数量易扩展，详细内容如下。
总线拓扑结构如图1所示，总线上节点1至节点n依次串行连接，每个节点具有L(左)R(右)2个全双工通信端口，节点2的L端口连接节点1的R端口，节点3的L端口连接节点2的R端口，节点4的L端口连接节点3的R端口，依次连接至节点n。
总线节点功能结构设计如图2所示，总体结构由3部分组成，即应用层交互接口控制逻辑、节点L端功能、节点R端功能。节点L端功能与节点R端功能部件在节点内功能相似对称分布。
节点应用层可以经过外部数据信号总线、外部控制信号总线通过节点的“应用层交互接口控制逻辑”实现对L端功能和R端功能进行管理和数据收发控制。
“应用层交互接口控制逻辑”实现对来自“外部控制信号总线”和“外部数据信号总线”的信息译码功能，内部设置与对L端功能、R端功能控制相关的逻辑译码、定时、寄存器、管理等功能。
“应用层交互接口控制逻辑”输出“内部数据信号总线”，连接L端功能上：“L消息分发开关”、“L接收数据串并转换”、“L数据包校验监控”、“L接收数据包缓冲池”、“L获取数据控制单元”、“L发送数据包缓冲池”、“L发送数据控制单元”、“L编码校验”、“L发送源选择”、“L回路监控”等功能单元，实现数据信息的交互。
“应用层交互接口控制逻辑”输出“内部数据信号总线”，连接R端功能上：“R消息分发开关”、“R接收数据串并转换”、“R数据包校验监控”、“R接收数据包缓冲池”、“R获取数据控制单元”、“R发送数据包缓冲池”、“R发送数据控制单元”、“R编码校验”、“R发送源选择”、“R回路监控”等功能单元，实现数据信息交互。
“应用层交互接口控制逻辑”输出不同的控制信号线连接“L接收数据包缓冲池”、“L获取数据控制单元”、“L发送数据包缓冲池”、“L发送数据控制单元”、“L发送源选择”、“L回路监控”等功能单元，实现访问控制。
“应用层交互接口控制逻辑”输出不同的控制信号线连接“R接收数据包缓冲池”、“R获取数据控制单元”、“R发送数据包缓冲池”、“R发送数据控制单元”、“R发送源选择”、“R回路监控”等功能单元，实现访问控制。
“L获取数据控制单元”实现对L端接收数据的各功能单元实现专项功能控制，输出的控制线连接“L接收数据包缓冲池”、“L数据包校验监控”、“L接收数据串并转换”、“L数据转发缓冲控制”、“L消息分发开关”等功能单元。
“R获取数据控制单元”实现对R端接收数据的各功能单元实现专项功能控制，输出的控制线连接“R接收数据包缓冲池”、“R数据包校验监控”、“R接收数据串并转换”、“R数据转发缓冲控制”、“R消息分发开关”等功能单元。
“L发送数据控制单元”实现对L端主动发送数据的各功能单元实现专项功能控制，输出的控制线连接“L发送数据包缓冲池”、“L编码校验”、“L发送数据并串转换”、“L回路监控”等功能单元。
“R发送数据控制单元”实现对R端主动发送数据的各功能单元实现专项功能控制，输出的控制线连接“R发送数据包缓冲池”、“R编码校验”、“R发送数据并串转换”、“R回路监控”等功能单元。
“物理层接收L端口”把从外部送来的物理信息转换为L端功能可用的数字信息后送至连接的“L消息分发开关”功能单元，“L消息分发开关”将本端需要的信息输出至连接“L接收数据串并转换”功能单元，“L接收数据串并转换”将并行信息输出至连接的“L数据包校验监控”功能单元，“L数据包校验监控”将经过校验后信息输出至连接的“L接收数据包缓冲池”；“L消息分发开关”把需要转发至R端口输出的信息输出至连接的“L数据转发缓冲控制”功能单元，“L数据转发缓冲控制”输出信息至连接的“R发送源选择”功能单元。
“物理层接收R端口”把从外部送来的物理信息转换为R端功能可用的数字信息后送至连接的“R消息分发开关”功能单元，“R消息分发开关”将本端需要的信息输出至连接“R接收数据串并转换”功能单元，“R接收数据串并转换”将并行信息输出至连接的“R数据包校验监控”功能单元，“R数据包校验监控”将经过校验后信息输出至连接的“R接收数据包缓冲池”；“R消息分发开关”把需要转发至L端口输出的信息输出至连接的“R数据转发缓冲控制”功能单元，“R数据转发缓冲控制”输出信息至连接的“L发送源选择”功能单元。
“L发送数据包缓冲池”把需要由L端功能送出的信息输出至连接的“L编码校验”功能单元，“L编码校验”把添加过校验内容的信息输出至连接的“L发送数据并串转换”功能单元，“L发送数据并串转换”把转换后的串行数据流输出至连接的“L发送源选择”功能单元，“L发送源选择”将当前所选择的串行数据源(选择“L发送数据并串转换”功能单元的数据或“R数据转发缓冲控制”功能单元的数据)后将数据输出至连接的“物理层发送L端口”和“L回路监控”功能单元。
“R发送数据包缓冲池”把需要由R端功能送出的信息输出至连接的“R编码校验”功能单元，“R编码校验”把添加过校验内容的信息输出至连接的“R发送数据并串转换”功能单元，“R发送数据并串转换”把转换后的串行数据流输出至连接的“R发送源选择”功能单元，“R发送源选择”将当前所选择的串行数据源(选择“R发送数据并串转换”功能单元的数据或“L数据转发缓冲控制”功能单元的数据)后将数据输出至连接的“物理层发送R端口”和“R回路监控”功能单元。
“物理层发送L端口”将串行数字数据信息转换为外部所需传输的物理数据信息后输出。
“物理层发送R端口”将串行数字数据信息转换为外部所需传输的物理数据信息后输出。
综上所述，机载嵌入式通信总线用于不同的机载电子设备之间的数据信息通信，当前在航空领域内飞机上广泛使用到的通信总线有RS422、ARINC429、ARINC659、AFDX、光纤FC、MIL1553B、SAE-AS5643、CAN等等，这些总线在实际使用过程中多多少少都存在一些限制条件，如对全局性设计的依赖、不易随时扩展、需要增加额外交换设备、都不支持节点设备在网同时通信、总线调度对控制节点或根节点的依赖，本提案给出了一种通信总线设计，具备不需要引入额外交换机设备，可以确保总线上各个节点具有平等的收发数据权限，并支持多节点间在总线上同时交互信息，总线上通信节点设备数量易扩展等特点。

Claims (8)

1.一种节点平等权限的通信总线，其特征在于，所述通信总线包括依次串行连接的节点1至节点n，每个节点具有应用层交互接口控制逻辑、L端口和R端口，每个节点的L端口与下一节点的R端口连接，每个节点的R端口与上一节点的L端口连接，其中：
外部数据信号总线和外部控制信号总线均通过所述应用层交互接口控制逻辑与L端口和R端口连接；
应用层交互接口控制逻辑通过内部数据信号总线，与L端口的L消息分发开关、L接收数据串并转换、L数据包校验监控、L接收数据包缓冲池、L获取数据控制单元、L发送数据包缓冲池、L发送数据控制单元、L编码校验、L发送源选择、L回路监控连接；
应用层交互接口控制逻辑通过内部数据信号总线，与R端口的R消息分发开关、R接收数据串并转换、R数据包校验监控、R接收数据包缓冲池、R获取数据控制单元、R发送数据包缓冲池、R发送数据控制单元、R编码校验、R发送源选择、R回路监控连接；
应用层交互接口控制逻辑通过控制信号线与L接收数据包缓冲池、L获取数据控制单元、L发送数据包缓冲池、L发送数据控制单元、L发送源选择、L回路监控连接，实现访问控制；
应用层交互接口控制逻辑通过控制信号线连接R接收数据包缓冲池、R获取数据控制单元、R发送数据包缓冲池、R发送数据控制单元、R发送源选择、R回路监控等功能单元，实现访问控制。
2.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，L获取数据控制单元输出的控制线连接L接收数据包缓冲池、L数据包校验监控、L接收数据串并转换、L数据转发缓冲控制、L消息分发开关。
3.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，R获取数据控制单元输出的控制线连接R接收数据包缓冲池、R数据包校验监控、R接收数据串并转换、R数据转发缓冲控制、R消息分发开关。
4.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，L发送数据控制单元输出的控制线连接L发送数据包缓冲池、L编码校验、L发送数据并串转换、L回路监控。
5.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，R发送数据控制单元输出的控制线连接R发送数据包缓冲池、R编码校验、R发送数据并串转换、R回路监控。
6.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，物理层发送R端口将串行数字数据信息转换为外部所需传输的物理数据信息后输出。
7.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，物理层发送L端口将串行数字数据信息转换为外部所需传输的物理数据信息后输出。
8.根据权利要求1所述的通信总线，其特征在于，L端口和R端口均为全双工通信端口。
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