一种自检测可动态切换可监测的ARINC818交换机的制作方法

文档序号:25991795发布日期:2021-07-23 21:03阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,基于fpga控制器实现,其特征在于,所述交换机包含:交叉开关矩阵单元,分别一一对应连接在交叉开关矩阵单元的n个输入端的n个通道选择控制器,每个通道选择控制器的输入端连接一个arinc818-ip,每个arinc818-ip的输入端连接一个mgt高速收发器,n个mgt高速收发器的输入端连接外部数据输入端,且n个mgt高速收发器依次编号为1到n;

以及分别一一对应连接在交叉开关矩阵单元的n个输出端的n个arinc818-ip,每个arinc818-ip的输出端连接一个mgt高速收发器,n个mgt高速收发器的输出端作为最终的数据输出端口,且n个mgt高速收发器依次编号为1到n;

所述mgt高速收发器采用fpga自带的高速收发器,实现协议规定的链路同步、串并转换、8b/10b编码和物理层功能;

所述arinc818-ip实现对输入数据帧的解析与封装;

所述通道选择控制器实现基于交叉开关矩阵单元的路由选择与控制;

所述交叉开关矩阵单元,采用crossbar结构实现最小延迟设计,提供n个输入端口与n个输出端口的任意互连,当同时闭合多个交叉节点多个不同的端口就可以同时传输数据;

所述交换机还包括:内部控制器和串口控制器;

内部控制器实现对icd文件的读取以及对通道选择控制器的通信配置和通道切换、输入/输出监控选择器的监控配置和测试序列生成器的测试控制,并通过串口控制器控制实现串行接口对内部控制器的指令收发;

串口控制器,作为内部控制器的对外接口,实现命令响应与信息输出,为内部控制器提供对外通信串行端口,通过外部控制实现arinc818特定通道之间的路由转发功能、组播映射功能以及动态切换输出功能,并通过外部控制实现测试功能和监控功能的切换;

所述交换机还包括:配置寄存器;

所述配置寄存器中存储有上电默认的点-点路由表、组播路由表及监控方案以及相应输入端口默认的icd文件;其中点-点路由表定义了当前arinc818输入端口与哪个特定的输出端口连通,组播路由表定义了当前arinc818输入端口与哪一组特定的输出端口连通并实现在这些通道上的数据组播发送,icd文件的内容至少包括视频格式、像素信息、输出扫描方式、链路速率、帧速率、同步特性。

2.根据权利要求1所述的一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,其特征在于,所述交换机还包括:输入输出监控选择器;输入输出监控选择器上设置有第一输入端、第二输入端、第一监控输出端以及第二监控输出端;

输入端的每个arinc818-ip的输出端分别与输入输出监控选择器的第一输入端连接,交叉开关矩阵单元的每个输出端分别与输入输出监控选择器的第二输入端连接;

输入输出监控选择器实现对指定输入端口或输出端口的数据监控。

3.根据权利要求2所述的一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,其特征在于,所述交换机还包括:测试序列生成器;

测试序列生成器,生成符合arinc818协议及icd定义要求的测试视频数据,用以测试交换机输出端口;由控制器控制实现arinc818交换机运行在测试模式或正常工作模式,在测试模式下,arinc818测试序列生成器启动运行,由控制器进行测试端口选通控制,生成标准测试视频数据并根据测试方案从特定端口输出。

4.根据权利要求3所述的一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,其特征在于,所述交换机还包括:测试数据比较器,接收arinc818测试序列生成器输入的原始测试数据,接收第一监控输出端以及第二监控输出端输入的监控数据信息,将监控数据信息分别与原始测试数据进行比对并将结果输出至控制器;

其中,原始数据输出对应端口的选通控制由测试序列生成器在控制器的控制下实现,对特定输入端口或输出端口的监控由输入/输出监控选择器在控制器的控制下实现。

5.根据权利要求1所述的一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,其特征在于,所述通道选择控制器,还用于根据配置寄存器中的上电配置信息或由内部控制器控制,实现当前arinc818输入端口至任一输出端口或任一组端口的路由选择与切换;

上电时,当前通道选择控制器接收内部控制器发送的,或者通过读取配置寄存器所获取的相应arinc818输入端口相关初始信息,判断并实现对指定一个输出端口或一组输出端口的通道选通;

工作过程中,当前通道选择控制器接收内部控制器发送的控制指令,实现当前输入端口路由通道至另一个输出端口或另一组输出端口的路由通道的切换,通道选择控制器通过根据icd所定义的视频格式及上一幅图像的结束时间判断通道切换时机。

6.根据权利要求4所述的一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,其特征在于,将arinc818交换机的输出端口[0-n]与输入端口[0-n]之间通过光纤和耦合器实现1对1互连,形成输出端口0->输入端口0、输出端口1->输入端口1…输出端口n->输入端口n之间的外环绕通路;监控端口0与测试输入端口0通过光纤互连,监控端口1与测试输入端口1通过光纤互连;

由“控制器”控制“通道选择控制器”、“arinc818测试序列生成器”、“输入/输出监控选择器”和“测试数据比较器”开展路由遍历选通测试。

7.根据权利要求6所述的一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,其特征在于,路由遍历选通测试规则如下:

共进行n轮测试,n=[0-n],每轮测试过程如下:

第一次发送:arinc818测试序列生成器->输出端口n->输入端口n->输出端口0(监控端口0监控输入端口0,监控端口1监控输出端口0);

第二次发送:arinc818测试序列生成器->输出端口n->输入端口n->输出端口1(监控端口0监控输入端口1,监控端口1监控输出端口1);

……

第n次发送:arinc818测试序列生成器->输出端口n->输入端口n->输出端口n(监控端口0监控输入端口n,监控端口1监控输出端口n);

在每轮测试中每次测试数据比较器向控制器输出测试结果。

8.根据权利要求7所述的一种自检测可动态切换可监测的arinc818交换机,其特征在于,根据所述测试结果进行如下自检测过程:

(1)若每轮测试比对结果均正确,则输入端口、输出端口及转发通道的检测均正确;

(2)若在“arinc818测试序列生成器->输出端口m->输入端口m->输出端口n->输入端口n(监控端口0监控输入端口n,监控端口1监控输出端口n)”测试中出现测试数据比较器对监控端口1数据正确但监控端口0数据比较错误,则输出端口n或输入端口n存在故障;若测试数据比较器对监控端口0数据和监控端口1数据比较结果错误,则有可能在输出端口m、输入端口m、输出端口n、输入端口n、输入端口m->输出端口n转发通道存在故障,分别通过步骤(3)、(4)、(5)进行检测;

(3)对比其他轮测试中“arinc818测试序列生成器->输出端口x->输入端口x->输出端口m->输入端口m(监控端口0监控输入端口m,监控端口1监控输出端口m)”测试结果,若数据比较器对监控端口0数据比较正确,则输入端口m->输出端口n转发通道存在故障,故障信息由控制器通过串行接口输出;

(4)对比其他轮测试中“arinc818测试序列生成器->输出端口x->输入端口x->输出端口m->输入端口m(监控端口0监控输入端口m,监控端口1监控输出端口m)”测试结果,若数据比较器对监控端口1数据比较正确但监控端口0数据比较错误,则输入端口m或输出端口m存在故障;将输出端口m光纤与任一测试正确输入端口y连接,执行测试““arinc818测试序列生成器->输出端口m->输入端口y(监控端口0监控输入端口y)”,若数据比较器对监控端口0数据比较正确则输出端口m正确,输入端口m故障,故障信息由控制器通过串行接口输出;否则输出端口m故障,故障信息由控制器通过串行接口输出;

(5)对比其他轮测试中“arinc818测试序列生成器->输出端口x->输入端口x->输出端口n->输入端口n(监控端口0监控输入端口n,监控端口1监控输出端口n)”测试结果,若数据比较器对监控端口1数据比较正确但监控端口0数据比较错误,则输入端口n或输出端口n存在故障,故障信息由控制器通过串行接口输出;将输出端口n光纤与任一测试正确输入端口y连接,执行测试““arinc818测试序列生成器->输出端口n->输入端口y(监控端口0监控输入端口y)”,若数据比较器对监控端口0数据比较正确则输出端口n正确,输入端口n故障,故障信息由控制器通过串行接口输出;否则输出端口n故障,故障信息由控制器通过串行接口输出。


技术总结
本发明属于计算机通信技术,公开了一种自检测可动态切换可监控ARINC818交换机设计方法交换机采用FPGA进行设计,交换逻辑基于crossbar架构进行设计,通道选择控制器实现基于ICD的端口数据格式匹配以及基于crossbar的路由选择与控制,输入/输出监控选择器实现对指定输入端口或输出端口的数据监控,测试序列生成器实现对交换机端口的测试功能,测试数据比较器实现对不同输入及输出端口数据的比较,本发明路由通道设计灵活,交换通道可实现动态路由选择与切换控制,可实现对指定输入端口或输出端口的ARINC818数据监控,同时提供测试数据生成功能提高了交换机的测试性,可不依赖于外部测试设备实现对交换机特定输入端口、输出端口及转发通道的自检测。

技术研发人员:朱志强;李成文;孙东旭;武健;武坚;徐玉杰
受保护的技术使用者:中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所
技术研发日:2021.03.04
技术公布日:2021.07.23
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