基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法

文档序号:6386383阅读:605来源:国知局
专利名称:基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法
技术领域
本发明属于计算机通信技术,涉及通信网络中一种在FC (光纤通信总线)与 Camlink两种总线之间基于FC-AE-ASM协议实现LVDS图像数据实时传输的技术。
背景技术
随着航空技术的不断发展,新一代飞机的航电系统正朝着高度综合化的方向发 展。主干通信网络不但要传输命令、控制、状态等小数据量信息,还需要实时传输LVDS视频 图像等大数据量的信息。由于FC总线具有高带宽、低延迟、高可靠和支持交换网络等特点, 因此作为新一代飞机的主干网络,基于FC-AE-ASM协议,在构建大规模分布式实时系统的 同时能够满足LVDS图像等大数据量信息对于网络带宽、管理、应用等的较高要求。
LVDS图像数据由机上的图像采集子系统生成并需要通过FC主干网络传输给图像 处理和显示子系统。在子系统内部,采用专用于图像传输和显示的Camlink总线,通过将19 对LVDS差分信号转换为5对Camlink差分信号,以实现LVDS图像数据的高质量传输。
因此,要实现图像采集子系统与图像处理及显示子系统间的LVDS图像数据传 输,需要提供一种FC总线接口与Camlink总线接口之间的数据转换技术,基于FC网络 FC-AE-ASM协议,实现LVDS图像数据在FC与Camlink这两种总线之间的实时转换和传输。

发明内容
本发明的目的是提供一种基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法,解决利 用Camlink总线传输LVDS图像数据的子系统之间通过FC主干网络进行数据通信的问题。
本发明的技术解决方如下
基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法,
其中,LVDS图像数据由Camlink至FC总线数据转换与传输包括以下步骤
I)通过串口设置需要采集的LVDS图像所对应的行数、列数、行间隔、像素时钟等 采样参数以及FC发送消息的D_ID和MsgID值,配置管理逻辑将参数信息写入FLASH存储, 更新参数设置标志;若无参数设置,则逻辑内部按照默认参数运行;
2)通过Camlink解码芯片将Camlink差分信号转换为LVDS差分信号,LVDS采样 接口接收LVDS差分信号,获取LVDS图像数据信息;
3)FC发送管理逻辑判断是否有新的LVDS采样参数,如果有新参数,则读取新的采 用参数并按照该参数对应的时序进行LVDS数据采样,若无新参数,则按照默认的LVDS采样 时序进行采样;
4) FC发送管理逻辑按行进行LVDS图像数据采样,根据FC参数完成FC消息的硬 件组帧并将数据帧写入FC发送缓冲区,将当前缓冲区状态通知FC发送状态模块;
5) FC发送控制逻辑查询发送缓冲区状态;
6)若FC发送缓冲区若有待发送的FC消息则转步骤7);若无待发送FC消息则重 复步骤5 );
7) FC发送控制逻辑将当前发送缓冲区中的数据帧送入FC MAC,更新发送状态;
8) FC数据帧发送至FC网络;
LVDS图像数据由FC至Camlink总线数据转换与传输包括以下步骤
9)通过串口设置需要发送的LVDS图像所对应的行数、列数、行间隔、像素时钟等 参数,配置管理逻辑将参数信息写入FLASH存储,更新参数设置标志;若无设置,则逻辑按 照默认参数进行LVDS数据发送;
10) FC接收状态机响应MAC层FC数据接收;
11)若接收到FC消息,则转步骤4);若未接收到FC消息,则重复步骤2);
12) FC接收控制逻辑接收FC数据帧,读取payload中所包含的LVDS图像行数据 信息并写入FC接收缓冲区,完成FC消息的硬件重组,待整帧LVDS图像信息接收完成后通 知FC接收状态模块;
13) LVDS发送管理逻辑查询FC接收缓冲区状态;
14)若FC接收缓冲区有整帧LVDS图像数据,则转步骤7);若FC接收缓冲区没有 数据,则重复步骤5);
15)LVDS发送管理逻辑判断是否有新的LVDS图像发送参数,若有,则读取LVDS图 像发送参数并按照该参数所对应的时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出;若没有新参数, 则按照默认时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出;
16)Camli nk解码芯片将LVDS差分信号转换为Camlink差分信号,发送至Camlink 总线。
本发明的优点是
专用接口转换功能本设计为一种全新的接口转换技术,提供了一种专用的在FC 总线接口与Camlink总线接口之间基于FC-AE-ASM协议完成LVDS图像数据转换和实时传 输的实现方法;
配置灵活,适用性强提供串行接口,可根据不同的应用配置采集和发送的LVDS 图像的行数、列数、行间隔、像素时钟以及FC帧消息D_ID等参数,可应用于各种处理LVDS 图像数据的图形图像系统;FC接口基于标准协议进行开发,可满足与各种符合FC-AE-ASM 协议的FC节点机和FC交换机进行通信;
使用方便将FC光接口与系统FC网络相连,将Camlink总线接口与子系统 Camlink总线相连,模块上电即可由硬件实时完成FC与Camlink总线间LVDS图像数据的采 集、缓存、硬件组帧、重组与数据发送工作;
功耗低、体积小本设计基于FPGA进行开发,因此转换接口模块具有功耗低、体积 小等特点。


图1
图2
图3
图4是FC与Camlink总线间LVDS数据转发逻辑结构图;是LVDS信号时序图;是LVDS图像数据由Camlink至FC总线数据传输流程图; 是LVDS图像数据由FC至Camlink总线数据传输流程图。
具体实施例方式
本发明的方案中,接口转换基于FPGA设计实现,FPGA周边配置Camlink总线接口电路、光电收发器及其他相应外设电路。提供串行接口配置需要接收和发送的LVDS图像参数信息以及FC参数信息。Camink总线接口电路实现Camlink总线与LVDS总线之间差分电信号的转换。FPGA逻辑设计实现LVDS接口采样及发送功能、FC MAC层接口功能、FC数据收/发控制功能,并通过接口转换逻辑实现LVDS数据缓存、FC-AE-ASM协议下的格式转换及FC消息硬件组帧和重组功能。
下面结合附图对实施方式进行具体说明。
首先对FC与Camlink总线间LVDS图像数据转发的逻辑架构及设计实现进行介绍,如图1所示转换接口基于FPGA进行设计,配合相应外设实现参数设置和数据转发等功倉泛。
FPGA外部配置MAX3232串口驱动器和FLASH存储器,通过相应的接口控制器和存储器管理器IP核由配置管理逻辑实现参数设置和数据管理功能,通过参数设置标志表明是否进行参数设置。通过串行接口,能够将需要采集的LVDS图像参数、需要发送的LVDS 图像参数及FC_MsgID、FC_D_ID等参数进行设置并存储。如图2所示,LVDS图像参数包括LVDS图像行数R、图像列数C、行间隔N、像素时钟T等。
FC总线接口由光电收发器、MGT及FC IP核等实现。通过光电收发器实现FC电信号至光信号的转换;SerdeS基于FPGA的MGT,实现FC信号的串/并转换、8B/10B编码、时钟恢复以及CRC校验等功能;采用FC MAC协议IP核处理FC链路原语信号及原语序列,实现对FC数据帧的解析和封装。
Camlink解码芯片将5对Camlink差分信号转换为19对LVDS差分信号,输入FPGA 的LVDS采样接口,包括16对数据信号、I对时钟信号、I对数据有效信号和I对帧同步信号。 Camlink编码芯片将LVDS发送接口输出的19对LVDS差分信号转换为5对Camlink差分信号,输出至Camlink总线。
LVDS采样接口负责接收 LVDS差分信号并将采样数据提交给FC发送管理逻辑。发给管理逻辑通过参数设置标志判断是否有新设置参数,若有则读取当前接收LVDS图像的相关参数,若没有则采用默认参数,按照图像参数对应的时序要求对LVDS信号进行采样。 基于FC总线FC协议的分段与重组机制,通过硬件逻辑,结合FC消息参数值,对采集到的每一行LVDS图像数据进行组帧(第I行图像数据对应当前序列的第I个FC数据帧…第η行图像数据对应第η个FC数据帧),并将组织好的FC帧信息写入FC发送缓冲区,发送缓冲区采用双缓机制,缓冲区大小为一个数据帧的长度。组帧规则如下,SOF字段若为第一帧,则填充S0Fi3 ;若为后续帧,则填充S0Fn3。EOF字段若为最后一帧,则填充EOFtN ;若为其他帧,则填充EOFnN。Header_2字段若为最后一帧,则填充0x493A0018,若为其他帧,则填充 0x49320018。Seq_CNT字段按照发送对应每一行图像数据的顺序进行填充。Header_5字段根据发送行数所对应的偏移量X行数据长度的结果进行填充。D_ID字段填充设置的 D_ID参数值。可选帧头前4Byte :填写配置的消息ID值FC_MsgID。可选帧头最后24bit : 根据图像数据大小填写消息长度Msg_Length。行数据组帧完成后写入FC发送缓冲区,FC 发送管理逻辑将当前缓冲区状态通知FC发给状态模块,FC发送控制逻辑响应发送缓冲区状态变化,将当前发送缓冲区中的数据帧取出提交给FC MAC并更新发送缓冲区状态。
FC接收控制逻辑负责响应接口状态机并接收FC数据巾贞,完成接收序列中FC消息 的硬件重组工作,将接收到的FC帧所包含的LVDS图像行数据信息依次写入FC接收缓冲 区,最终完成整帧LVDS图像的拼接。接收缓冲区采用双缓机制,深度为整幅LVDS图像的大 小。硬件重组规则为根据FC消息帧头中的Seq_CNT字段判断数据帧在序列中的位置,并 将数据帧payload所包含的LVDS图像行数据信息写入接收缓冲区;读取Header_5字段获 取偏移量信息,按照此偏移将有效数据依次写入接收缓冲区;根据可选帧头最后24bit的 长度信息判断整帧LVDS图像是否接收完成。待整帧LVDS图像接收完成,FC接收控制逻辑 通知FC接收状态模块,LVDS发送管理逻辑响应FC接收缓冲区状态变化,读取LVDS发送图 像参数(若没有则采用默认参数),从当前FC接收缓冲区中将数据取出并按照相应的发送时 序要求将LVDS信号经LVDS发送接口发出。
下面对LVDS图像数据由Camlink至FC总线数据传输流程进行介绍,如图3所示
I)通过串口设置需要采集的LVDS图像所对应的行数、列数、行间隔、像素时钟等 采样参数以及FC发送消息的D_ID和MsgID值,配置管理逻辑将参数信息写入FLASH存储, 更新参数设置标志;若无参数设置,则逻辑内部按照默认参数运行;
2)通过Camlink解码芯片将Camlink差分信号转换为LVDS差分信号,LVDS采样 接口接收LVDS差分信号,获取LVDS图像数据信息;
3)FC发送管理逻辑判断是否有新的LVDS采样参数,如果有新参数,则读取新的采 用参数并按照该参数对应的时序进行LVDS数据采样,若无新参数,则按照默认的LVDS采样 时序进行采样;
4) FC发送管理逻辑按行进行LVDS图像数据采样,根据FC参数完成FC消息的硬 件组帧并将数据帧写入FC发送缓冲区,将当前缓冲区状态通知FC发送状态模块;
5) FC发送控制逻辑查询发送缓冲区状态;
6)若FC发送缓冲区若有待发送的FC消息则转步骤7);若无待发送FC消息则重 复步骤5 );
7) FC发送控制逻辑将当前发送缓冲区中的数据帧送入FC MAC,更新发送状态;
8) FC数据帧发送至FC网络。
下面对LVDS图像数据由FC至Camlink总线数据传输流程进行介绍,如图4所示
I)通过串口设置需要发送的LVDS图像所对应的行数、列数、行间隔、像素时钟等 参数,配置管理逻辑将参数信息写入FLASH存储,更新参数设置标志;若无设置,则逻辑按 照默认参数进行LVDS数据发送;
2) FC接收状态机响应MAC层FC数据接收;
3)若接收到FC消息,则转步骤4);若未接收到FC消息,则重复步骤2);
4) FC接收控制逻辑接收FC数据帧,读取payload中所包含的LVDS图像行数据信 息并写入FC接收缓冲区,完成FC消息的硬件重组,待整帧LVDS图像信息接收完成后通知 FC接收状态模块;
5) LVDS发送管理逻辑查询FC接收缓冲区状态;
6)若FC接收缓冲区有整帧LVDS图像数据,则转步骤7);若FC接收缓冲区没有数 据,则重复步骤5);
7) LVDS发送管理逻辑判断是否有新的LVDS图像发送参数,若有,则读取LVDS图像发送参数并按照该参数所对应的时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出;若没有新参数,则按照默认时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出;
8) Camlink解码芯片将LVDS差分信号转换为Camlink差分信号,发送至Camlink 总线。
权利要求
1.基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法,其中,LVDS图像数据由Camlink至FC总线数据转换与传输包括以下步骤1)通过串口设置需要采集的LVDS图像所对应的行数、列数、行间隔、像素时钟等采样参数以及FC发送消息的D_ID和MsgID值,配置管理逻辑将参数信息写入FLASH存储,更新参数设置标志;若无参数设置,则逻辑内部按照默认参数运行;2)通过Camlink解码芯片将Camlink差分信号转换为LVDS差分信号,LVDS采样接口接收LVDS差分信号,获取LVDS图像数据信息;3)FC发送管理逻辑判断是否有新的LVDS采样参数,如果有新参数,则读取新的采用参数并按照该参数对应的时序进行LVDS数据采样,若无新参数,则按照默认的LVDS采样时序进行采样;4)FC发送管理逻辑按行进行LVDS图像数据采样,根据FC参数完成FC消息的硬件组帧并将数据帧写入FC发送缓冲区,将当前缓冲区状态通知FC发送状态模块;5)FC发送控制逻辑查询发送缓冲区状态;6)若FC发送缓冲区若有待发送的FC消息则转步骤7);若无待发送FC消息则重复步骤5);7)FC发送控制逻辑将当前发送缓冲区中的数据帧送入FC MAC,更新发送状态;8)FC数据帧发送至FC网络;LVDS图像数据由FC至Camlink总线数据转换与传输包括以下步骤9)通过串口设置需要发送的LVDS图像所对应的行数、列数、行间隔、像素时钟等参数, 配置管理逻辑将参数信息写入FLASH存储,更新参数设置标志;若无设置,则逻辑按照默认参数进行LVDS数据发送;10)FC接收状态机响应MAC层FC数据接收;11)若接收到FC消息,则转步骤4);若未接收到FC消息,则重复步骤2);12)FC接收控制逻辑接收FC数据帧,读取payload中所包含的LVDS图像行数据信息并写入FC接收缓冲区,完成FC消息的硬件重组,待整帧LVDS图像信息接收完成后通知FC 接收状态模块;13)LVDS发送管理逻辑查询FC接收缓冲区状态;14)若FC接收缓冲区有整帧LVDS图像数据,则转步骤7);若FC接收缓冲区没有数据, 则重复步骤5);15)LVDS发送管理逻辑判断是否有新的LVDS图像发送参数,若有,则读取LVDS图像发送参数并按照该参数所对应的时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出;若没有新参数,则按照默认时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出;16)Camlink解码芯片将LVDS差分信号转换为Camlink差分信号,发送至Camlink总线。
全文摘要
本发明提供一种基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法,解决利用Camlink总线传输LVDS图像数据的子系统之间通过FC主干网络进行数据通信的问题。本发明的方案中,FPGA逻辑设计实现LVDS接口采样及发送功能、FC MAC层接口功能、FC数据收/发控制功能,并通过接口转换逻辑实现LVDS数据缓存、FC-AE-ASM协议下的格式转换及FC消息硬件组帧和重组功能。本发明配置灵活,适用性强,使用方便。
文档编号G06F13/38GK103049413SQ20121059108
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者朱志强, 黄韬, 孙靖国, 李大鹏 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所
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