一种通过1553B总线管理以太网终端的装置及方法与流程

本发明属于空间网络技术领域，尤其涉及一种通过1553B总线管理以太网终端的装置及方法。

背景技术：

随着空间应用的不断发展，以太网技术已经逐渐被应用到空间环境，同时由于以太网本身不是特别可靠的一些特点，遥测遥控等重要数据传输仍然是采用MIL-STD-1553B总线协议，因此需要设计既能跟以太网终端通信又能跟1553B总线控制器进行通信的装置，同时对为了符合空间应用需求，进行能够满足空间可靠性要求的设计。

技术实现要素：

本发明的针对上述现有技术存在的问题，提供一种通过1553B总线管理以太网终端的装置空间用通过1553B总线管理以太网终端的装置，可以实现1553B总线控制器对以太网终端的管理，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种通过1553B总线管理以太网终端的装置，一端连接以太网终端，另一端连接1553B总线控制器，用于接收1553B总线控制器的遥控指令转发至对应的以太网终端，

该装置包括至少两个互为备份的1553B总线接口、第一处理器、第二处理器及至少两个互为备份的以太网接口，

所述1553B总线控制器通过所述1553B总线接口发送遥控指令给所述第一处理器；

所述第一处理器具备MIL-STD-1553B协议处理功能，属于可直接应用于空间环境的高可靠处理器，其从1553B总线网上接收到所述遥控指令后进行MIL-STD-1553B协议解析，并根据物理地址与遥控指令的映射关系对解析后的遥控指令进行重新组帧，然后将重新组帧后的遥控指令发送给所述第二处理器；

所述第二处理器具备以太网物理层、链路层、网络层协议处理能力，其可处理高达1Gbps的网络数据速率，其处理性能好，但不能直接应用到空间环境需要高可靠的处理中，其接收到来自所述第一处理器的遥控指令后，进行解析，根据解析后的内容查找遥控指令与以太网终端的IP地址或物理地址的映射关系表，并确定以太网终端，然后将解析后的遥控指令重新添加物理地址、IP地址、端口号和同步头后通过所述以太网接口发送给对应的以太网终端。

所述以太网接口采用交叉冗余设计，当某一以太网接口无法正常通信时，自动切换至其他正常的以太网接口，切换时间不超过100ms。

所述第二处理器通过UDP协议与以太网终端之间进行通信，当所述第二处理器给以太网终端发送数据后，以太网终端若在200ms内无应答，则所述第二处理器重新给以太网终端传输数据。

所述第二处理器重新传输数据的次数不超过4次。

所述1553B总线接口采用交叉冗余设计，当某一1553B总线接口故障时，自行切换至其他正常的1553B总线接口。

该装置还用于接收以太网终端的遥测数据，并按照设定的时间间隔采用MIL-STD-1553B总线协议转发给1553B总线控制器。为了让终端可以辨别每个数值代表的遥测含义，因此需要按照跟终端的协商的数据帧格式进行重新组帧；由于空间以太网为高速网络，1553B总线网络属于低速网络，并且处理1553B总线的处理器性能较低，为了匹配两种网络通信的速率，设计了调整发送数据帧间隔可设定的方式进行两种异构网络的速率匹配。

1553B总线控制器发出的遥控指令与以太网终端的IP地址或物理地址具有一对一或一对多的映射关系，以太网终端的遥测数据与以太网终端的IP地址或物理地址也具有一对一或一对多的映射关系，所有的映射关系均可以通过1553B总线控制器注入数据的方式进行更改。

通过1553B总线传输到本装置的数据可以由本装置进行路由转发给以太网终端设备，实现以太网终端与1553B总线设备直接通信，转发的数据需要按照本装置定义的协议进行组帧。

本发明还提供一种通过1553B总线管理以太网终端的方法，由上述装置实现，该方法包括以下步骤：

S1、1553B总线控制器产生遥控指令，并进行MIL-STD-1553B协议组帧，判断某一1553B总线接口是否工作正常，如果是，则通过该1553B总线接口将遥控指令发送给第一处理器，否则，通过其他正常的1553B总线接口将遥控指令发送给第一处理器；

S2、所述第一处理器对接收到的遥控指令进行MIL-STD-1553B协议解析，如果解析正常，则根据物理地址与指令的映射关系对解析后的遥控指令进行重新组自定义帧，然后将重新组自定义帧后的遥控指令通过LVDS高速并口发送给第二处理器，否则，返回S1；

S3、所述第二处理器接收到来自所述第一处理器的数据后，进行自定义帧解析，根据解析后的内容查找遥控指令与以太网终端的IP地址或物理地址的映射关系表，找到以太网终端，然后将自定义帧解析后的数据重新添加物理地址、IP地址、端口号及同步头后通过以太网接口发送给以太网终端；

S4、判断以太网终端在200ms内是否有应答，如果是，则结束进程，否则，继续判断第二处理器的重新传输次数是否小于4次，如果是，则所述第二处理器重新传输数据给以太网终端，否则，结束进程。

所述步骤S3还包括：所述第二处理器诊断某一以太网接口是否工作正常，如果是，则通过该以太网接口发送数据给以太网终端，否则，自动切换至其他正常的以太网接口进行数据传输。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本装置采用至少两个以太网接口及至少两个1553B总线接口，故障时可自动切换，提高了设备的可靠性。

(2)采用多次应答机制，以太网终端在200ms内无应答则任务本次发送失败，第二处理器开启重传机制，防止指令丢失，重传次数不超过4次，防止无休止的应答。

(3)本装置采用两个处理器，分别负责不同数据的处理，减小了各个处理器的负担，提高了数据处理的效率。

(4)本装置满足了空间以太网与1553B总线网的通信要求，实现1553B总线控制器对以太网终端的控制功能，提高数据传输效率。

附图说明

图1是本装置的结构框图；

图2是本申请方法的流程图；

图3是本发明的自定义帧结构。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明实施例提供的一种通过1553B总线管理以太网终端的装置，一端连接以太网终端，另一端连接1553B总线控制器，用于接收1553B总线控制器的遥控指令转发至对应的以太网终端或者用于接收以太网终端的遥测数据，并转发给1553B总线控制器，该装置包括至少两个互为备份的1553B总线接口、第一处理器、第二处理器及至少两个互为备份的以太网接口，

当本装置用于接收1553B总线控制器的遥控指令转发至对应的以太网终端时，1553B总线控制器对遥控指令进行MIL-STD-1553B协议组帧后通过1553B总线接口发送给第一处理器；第一处理器接收到遥控指令后进行MIL-STD-1553B协议解析，并根据物理地址与遥控指令的映射关系对解析后的遥控指令进行重新组自定义帧，然后将重新组帧后的遥控指令发送给第二处理器；第二处理器接收到来自第一处理器的遥控指令后，进行自定义帧的解析，根据解析后的内容查找遥控指令与以太网终端的IP地址或物理地址的映射关系表，并确定以太网终端，然后将解析后的遥控指令重新添加物理地址、IP地址、端口号和同步头等信息后通过以太网接口发送给对应的以太网终端。本装置采用两个处理器，分别负责不同数据的处理，减小了各个处理器的负担，提高了数据处理的效率。

反向数据传输时，本装置将接收到的各个以太网终端的遥测信息进行重新组帧，并按照一定的时间间隔采用MIL-STD-1553B总线协议发送至1553B总线控制器。为了让终端可以辨别每个数值代表的遥测含义，因此需要按照跟终端的协商的数据帧格式进行重新组帧；由于空间以太网为高速网络，1553B总线网络属于低速网络，并且处理1553B总线的处理器性能较低，为了匹配两种网络通信的速率，设计了调整发送数据帧间隔可设定的方式进行两种异构网络的速率匹配。

为了防止单个接口一旦出现故障问题，导致本装置无法使用的情况，本发明对以太网接口采用交叉冗余设计，当某一以太网接口无法正常通信时，自动切换至其他正常的以太网接口，切换时间不超过100ms。切换时间短，在某一接口故障时，完全不影响正常的通信。同样的道理，对1553B总线接口也采用同样的设计。

进一步的，第二处理器通过UDP协议与以太网终端之间进行通信，当第二处理器给以太网终端发送数据后，以太网终端若在200ms内无应答，则第二处理器重新给以太网终端传输数据，以防止数据的丢失。

为了防止无休无止的应答，第二处理器重新传输数据的次数不超过4次。

1553B总线控制器发出的遥控指令与以太网终端的IP地址或物理地址具有一对一或一对多的映射关系，以太网终端的遥测数据与以太网终端的IP地址或物理地址也具有一对一或一对多的映射关系，所有的映射关系均可以通过1553B总线控制器注入数据的方式进行更改，灵活度高，通用性好。

1553B总线传输来的数据直接进行路由转发给以太网终端设备，实现以太网终端与1553B总线设备直接通信，转发的数据需要按照本装置定义的协议进行组帧。

如图2所示，本发明实施例还提供一种通过1553B总线管理以太网终端的方法，由图1所示的装置实现，该方法包括以下步骤：

S1、1553B总线控制器产生遥控指令，并进行MIL-STD-1553B协议组帧，判断某一1553B总线接口是否工作正常，如果是，则通过该1553B总线接口将遥控指令发送给第一处理器，否则，通过其他正常的1553B总线接口将遥控指令发送给第一处理器；

S2、第一处理器对接收到的遥控指令进行MIL-STD-1553B协议解析，如果解析正常，则根据物理地址与指令的映射关系对解析后的遥控指令进行重新组自定义帧，然后将重新组自定义帧后的遥控指令通过LVDS高速并口发送给第二处理器，否则，返回S1；

S3、第二处理器接收到来自第一处理器的数据后，进行自定义帧解析，根据解析后的内容查找遥控指令与以太网终端的IP地址或物理地址的映射关系表，找到以太网终端，然后将自定义帧解析后的数据重新添加物理地址、IP地址、端口号及同步头后通过以太网接口发送给以太网终端；

步骤S3还包括：第二处理器诊断某一以太网接口是否工作正常，如果是，则通过该以太网接口发送数据给以太网终端，否则，自动切换至其他正常的以太网接口进行数据传输。

S3、判断以太网终端在200ms内是否有应答，如果是，则结束进程，否则，继续判断第二处理器的重新传输次数是否小于4次，如果是，则第二处理器重新传输数据给以太网终端，否则，结束进程。

同理，本装置实现从以太网终端到1553B总线控制器的数据传输可从上述方法反推，在此不再赘述。图3所示为本发明数据通信过程中的帧结构。也是本发明第一处理器和第二处理器自定义的帧结构，用于异构网络通信的中间传输协议，可有效保证数据的可靠性，具体帧结构如下：同步头域(4B)用于监测数据帧开始，长度域(1B)用于指示本数据帧的有效长度，帧类型域(1B)用于指示本数据帧的内容类型，包括遥控、遥测、通用数据等，目的设备域(4B)用于指示本帧数据是传输给谁的，这里可以将目标IP地址填写进去，也可以填写类似于IP地址的内容。载荷数据域用于存放传输的有效数据。校验和域(2B)用于对本报数据进行校验，确保数据正确性。

综上所述，本发明实施例提供的通过1553B总线管理以太网终端的装置，满足了空间以太网与1553B总线网的通信要求，实现1553B总线控制器对以太网终端的控制功能，提高数据传输效率。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。