一种背板实时同步接口协议的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及背板通信技术领域，具体地，涉及一种背板实时同步接口协议。
【背景技术】
[0002]随着电力系统和工业控制系统的日益复杂和集成电路技术的高速发展，需要处理的数据的种类和数量迅速增加，原来的并行总线由于传输速率低下，且抗干扰能力差，需要CPU干预，已无法满足实际需要，因此LVDS(Low_Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)n PC1-Express (Peripheral Component Interconnect-Express，夕卜设部件快速互连标准)、Inf丨11丨1^111(1、106/506/1006以太网、1^^1丨(110等高速串行总线技术开始进入工业领域，极大的增加了数据传输的效率。虽然前述高速串行总线具有接口简单、抗干扰能力强和传输速率高等优点，但是却需要再引入其它交换设备才能实现多点连接，同时由于在数据传输过程中采用分组传输，无法保证数据传输的实时性。因此对于用于多单板互联的背板通信系统，如直接利用现有的串行通信协议，将会使得各个单板之间的数据传输存在速度慢和实时性差的问题，制约诸如工业控制设备和电力系统控制保护设备等控制设备的性能的提高。此外，在搭建背板通信系统时，还需要增加交换设备，从而使整个系统具有结构复杂和成本高的问题。
【发明内容】
[0003]针对上述目前背板通信技术的问题，本发明提供了一种背板实时同步接口协议，可用于在同一块背板上进行多单板互联通信，通过在互相通信过程中，实现各个单板的时钟和数据同步，可进而实现在各个单板之间进行实时的高速数据传输，利于控制设备性能的提高。同时在搭建背板通信系统时，无需增加其它交换设备，可使整个系统具有结构简单和成本低的优点，便于推广和实用。
[0004]本发明采用的技术方案，提供了一种背板实时同步接口协议，背板通信系统由背板、主控单板和N个从控单板构成，主控单板和N个从控单板通过在背板上布置的、由控制线、时钟线和数据线组成的串行总线实现多点互联，其中，N为大于或等于2的自然数。具体的，各个从控单板按照顺序确定由η至n+N-1的单板编号，其中，η为单板编号初始值;主控单板通过向控制线导入控制信号和向时钟线导入时钟信号，将串行总线的总线周期分为空闲周期、配置周期和传输周期，并控制空闲周期与配置周期之间和空闲周期与传输周期之间的相互切换，且在配置周期中，各个从控单板按照编号顺序依次输出配置信息，主控单板根据各个单板输出的配置信息完成下一个传输周期的参数配置，在下一个传输周期中，各个从控单板按照编号顺序依次输出数据信息。根据所述背板实时同步接口协议，所述主控单板可以控制处于背板上的串行总线的总线状态，进而使得在进行多单板互联通信过程中，实现各个从控单板的时钟同步；同时根据所述协议，在配置周期时，各个从控单板按照编号顺序输出各自的配置信息，并由主控单板根据各个从控单板的配置信息计算下一个传输周期的参数，然后根据计算参数结果完成下一个传输周期的参数配置，最后根据参数配置在串行总线上切换下一个传输周期，使各个从控单板按照编号顺序依次输出各自的数据信息，无需仲裁即可在各个从控单板之间进行数据共享。由此所述协议可用于在同一块背板上进行多单板互联通信，通过在互相通信过程中，实现各个单板的时钟和数据同步，可进而实现在各个单板之间进行实时的高速数据传输，利于控制设备性能的提高。同时在搭建背板通信系统时，无需增加其它交换设备，可使整个系统具有结构简单和成本低的优点，便于推广和实用。
[0005]进一步具体的，所述控制信号包括传输使能信号和数据使能信号，通过两信号的高低电平组合表示如下四种工作状态:完结状态、配置状态、数据状态和过渡状态;所述空闲周期仅包含完结状态;所述配置周期包含N组配置/过渡状态对，每个从控单板对应一组配置/过渡状态对，并在处于对应的配置状态时输出配置信息;所述传输周期包含N组数据/过渡状态对，每个从控单板对应一组数据/过渡状态对，并在处于对应的数据状态时输出数据信息。
[0006]详细的，每个从控单板均维护有一个本地输出单板计数，并按照如下方式工作:在进入完结状态时，将本地输出单板计数初始化为单板编号初始值η，并设置本地数据端口为高阻模式;在进入过渡状态时，使本地输出单板计数加1，并设置本地数据端口为高阻模式；在进入配置状态时，若本地输出单板计数与本地单板编号相等，则设置本地数据端口为输出模式，输出配置信息，否则设置本地数据端口为输入模式，输入由其它从控单板输出的配置信息;在进入数据状态时，若本地输出单板计数与本地单板编号相等，则设置本地数据端口为输出模式，输出数据信息，否则设置本地数据端口为输入模式，输入由其它从控单板输出的数据信息。
[0007]进一步具体的，所述配置信息中包含有对应从控单板在下一个传输周期中待输出的数据长度信息；主控单板在获取各个从控单板对应的所述数据长度信息后，计算下一个传输周期的切换时间和时间长度，以及计算在下一个传输周期中各个从控单板的数据状态切换时间和维持数据状态的时间长度。
[0008]进一步具体的，所述配置信息或数据信息的传输帧由协议数据单元和校验码组成。详细的，所述校验码为针对协议数据单元且使用CRC-CCITT算法得出的16位CRC校验码。
[0009]进一步具体的，各个从控单板在数据信息收发过程中，将待输出的或已输入的数据信息缓存在一个循环缓存区中，并生成对应的缓存区描述符。详细的，所述缓存区描述符包括缓存区状态字段、缓存区数据来源字段、缓存区数据长度字段和缓存区指针字段。
[0010]具体的，所述时钟线由一对多点差分链路组成，所述数据线由若干对多点差分链路组成，其中，所述多点差分链路为M-LVDS多点差分链路或RS-485多点差分链路。
[0011]综上，采用本发明所提供的背板实时同步接口协议，具有如下有益效果:(1)所述背板实时同步接口协议可用于在同一块背板上进行多单板互联通信，通过在互相通信过程中，实现各个单板的时钟和数据同步，可进而实现在各个单板之间进行实时的高速数据传输，利于控制设备性能的提高；(2)主控单板可通过硬件生成的控制信号控制串行总线的总线状态，实现四种总线周期之间切换，并可预先配置好下一个传输周期的切换时间和时间长度，以及在下一个传输周期中各个从控单板的数据状态切换时间和维持数据状态的时间长度，减小因切换而引起的时间开销，充分利用信道资源；(3)各单板可以分时使用串行总线，并按一定顺序发送数据信息，可避免在多点互联通信过程中出现碰撞问题；(4)在搭建背板通信系统时，无需增加其它交换设备，可使整个系统具有结构简单和成本低的优点，便于推广和实用，尤其适合于工业控制设备和电力系统控制保护设备中背板数据的实时高速交换和同步。
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是本发明提供的应用背板实时同步接口协议的电路连接示意图。
[0014]图2是本发明提供的在从控单板数为2时的总线周期示意图。
[0015]图3是本发明提供的循环缓存区及缓存区描述符的示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的背板实时同步接口协议。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
[0017]本文中描述的各种技术可以用于但不限于背板通信技术领域，还可以用于其它类似领域。
[0018]本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/SB，可以表示:单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表