专利名称：分布录波装置的tdmow串行总线结构及编码方法
技术领域：
本发明属计算机应用领域，涉及计算机处理的高速测量记录系统，特别是TDMOW 串行总线分布录波装置总线传输及编解码方法。
背景技术：
动态录波装置在科学研究以及国民经济各领域，特别在电力系统有着广泛的应 用。基于并行总线的分布录波装置实现了子录波器的分布集成，既具有并行分布系统大容 量、高带宽、低风险的优点，又具有总线集成，系统结构简单、便于实现严格同步的优点。但 是基于并行总线的分布录波装置需要通过母板实现集中安装，不适宜用在需要在一定地域 范围内实现分布安装的场合。同时，因为装置中多个子录波器需要通过母板实现集成与同 步，子录波器与母板上布线较多，母板控制结构复杂，增加了系统的制造难度和成本。而且 在系统扩展时，容易因并行总线布线太长而受到干扰，在一定程度上降低了系统可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于串行总线分布录波装置的总线结构和编码方法。按 照本发明，录波装置中各个子录波器仍然分布集成，但不需要通过母板安装，而是将装置中 多个子录波器连接到TDMOW串行总线上，通过TDMOW总线来传输和接收同步信号，实现系统 的严格同步。相对原来并行总线的分布录波装置，基于TDMOW串行总线的分布录波装置的 结构更简单，系统更可靠且可实现一定地域范围内的分布安装。本发明的基本思路是将多个子录波器通过仅由一根信号线与一根地线构成的串 行总线连接起来，再利用时分多路切换和“线或”的方式，在串行总线上通过按帧编码，按帧 传输的方式完成多个子录波器工作状态编码信息以及时间与时钟同步信息的实时传输与 共享。帧编码采用统一精简的格式，在时钟的同步下，统一按帧、子帧与微帧的方式编码和 传输。本发明的目的是这样达到的装置中有多个子录波器，子录波器中设置有串行总 线数据接口电路、时钟与校时控制电路。时钟与校时控制电路包括时钟电路、校时信号控制 电路与精确计时电路三部分。时钟电路包含本地时钟，基准时钟以及脉宽整形电路与脉冲 延迟电路。校时信号控制电路包括校时脉冲自动切换电路以及校时脉冲自动延迟电路。各个子录波器通过总线数据接口电路连接到装置的串行总线上，串行总线由一根 信号线与一根地线构成，总线数据接口电路由串行总线接口驱动电路、微帧数据分时控制 切换电路、串行编码电路和串行解码电路构成。串行总线接口驱动电路包括接收和发送两部分。微帧数据分时控制切换电路由控 制数据自动切换输出电路、状态数据自动切换输入电路、数据帧同步切换控制电路与子站 编号自动识别控制电路4部分构成。串行编码电路由帧头编码电路、分校时脉冲编码电路、 数据编码电路以及编码合成电路组成。帧头编码电路包括微帧头编码电路、子帧头编码电 路和基准帧头编码电路。串行解码电路由帧基准解码电路、子帧头解码电路、微帧头解码电路、校时分脉冲解码电路、数据解码电路以及帧同步信号发生电路几部分构成。串行解码电 路通过总线接口电路中的接收反向门接收来自总线的编码信号，然后解码。串行总线接口驱动电路中的接收电路由接收反向门DUI构成。发送电路由同向三 态门DUO及上拉电阻DUR构成，同向三态门DUO的输入端被固定接地，控制端受编码电路输 出编码信号Cout的控制。微帧数据分时控制切换电路中，控制数据自动切换输出电路由8D触发器GU15及 多路切换开关⑶16构成。状态数据自动切换输入电路由译码器⑶18、8个D触发器⑶观一 ⑶35及对应的8个输入控制与门⑶20—⑶27构成。其中D触发器⑶观一⑶35的数据输 入端接在一起，再连接到串行解码电路的数据解码输出，接收来自总线的解码后的状态位 数据；同时其对应的控制与门GU20 — GU27的一个输入端连接到串行解码电路的帧同步脉 冲输出端，接收来自串行解码电路的帧同步脉冲；与门各自的另一个输入端分别接至译码 器⑶18的输出端YO — Y7。数据帧同步切换控制电路由计数器⑶17构成。计数器⑶17的 输出端Q0、Q1、Q2分别同时连接到8选1多路开关⑶16的3个编码输入端S0、S1、S2以及 3选8译码器⑶18的3个译码输入端AO、Al、A2。子站编号自动识别控制电路由8位比较 器⑶14、计数器⑶11、⑶12、⑶13以及相关门电路⑶01—⑶10组成。串行编码电路中的帧头编码电路由计数器⑶12、⑶14、⑶16以及门电路⑶13、 ⑶15、⑶17、CU18和CU19组成。分校时脉冲编码电路由计数器⑶07、⑶09，门电路⑶06、 ⑶08、⑶10、⑶11以及校时分脉冲延迟电路组成。计数器⑶07及反向门⑶06、与门⑶08构 成校时分起始位编码电路。计数器CU09及与非门CUlO构成校时分终止位编码电路。与门 ⑶08及与非门⑶10的输出分别接至与门⑶11的2个输入脚，与门⑶11的另外2个输入脚 则分别接至校时分脉冲延迟电路的输出(Clm)以及校时控制切换电路的主从控制(ROWO) 输出。数据编码电路由计数器⑶21、⑶23及门电路⑶20、⑶22、⑶对、⑶25组成，计数器 ⑶21及与门⑶22、反向门⑶20构成数据起始位编码电路，计数器⑶23及与非门⑶对构成 数据终止位编码电路，与门⑶22及与非门⑶对的输出分别接至与门⑶25的2个输入脚， 与门⑶25的另一个输入脚则接至8选1多路开关⑶16的数据输出端。编码合成电路由或 门CU^构成，或门CU^的3个输入脚分别接收来自帧头编码电路CU19、分校时脉冲编码电 路⑶11及数据编码电路⑶25的编码信号。串行解码电路的帧基准脉冲解码电路由复位电路、正跳变前沿微分电路、基准帧 头脉宽识别电路及帧基准脉冲延迟电路构成，其中，复位电路由反向门DU30、与门DU31以 及或门DU32构成；正跳变前沿微分电路由D触发器DU38、DU39及门电路DU40、DU41构成； 基准帧头脉宽识别电路由R— S触发器DU33、脉宽计数器DU36以及门电路DU34、DU37、DU35 构成；帧基准脉冲延迟电路由计数器DU44、DU46及门电路DU42、DU43、DU45、DU47构成。子 帧头解码电路由计数器DU08及门电路DU26、DU07、DU09、DU10构成。微帧头解码电路由计 数器DU04及门电路DU26、DU03、DU05、DU6构成。校时分脉冲解码电路由校时分脉冲起始位控制电路、校时分脉冲终止位控制电路 及校时分标记脉冲宽度识别电路3部分组成。其中校时分脉冲起始位控制电路由计数器 DU12及门电路DUl 1、DU13构成，校时分脉冲终止位控制电路由计数器DU20及门电路DU19、 DU21构成，校时分标记脉冲宽度识别电路由计数器DU16及门电路DU14、DU15、DU17、DU18构成。数据解码电路由数据解码起始位控制电路与数据位标记脉冲宽度识别电路两部分组 成，其中数据解码起始位控制电路由计数器DU20及门电路DU19、DU21构成，数据位标记脉 冲宽度识别电路由计数器DUM及门电路DU22、DU23、DU25构成。帧同步信号发生电路由计 数器DUOl及与门DU02构成。分布录波装置中有多个子录波器，是指TDMOW串行总线最多可以连接32个子录波 器，通过5位IP地址拨码开关进行设置。TDMOff总线是按时分多路原理工作的1总线。工作时，在TDMOW串行总线分布录波 装置中，所有子录波器均是从站，装置中编号最小的子录波器将同时自动成为主站，负责向 总线输出帧基准信号、帧头信号以及分校时脉冲编码信号。所有子录波器，包括主站本身， 都作为从站接收来自总线的帧基准信号、帧头信号以及分校时脉冲编码信号。各个子录波 器的编码输出信号Cout与共享的编码输入信号Cin是“或”的关系，各个子录波器将信息 编码后，分时切换加载到总线上，实现数据的传输与共享。装置中要传输的信息在时钟的同步下，按帧编码，按帧传输，帧编码采用统一精简 的格式；每20mS为1帧；1帧中包含100个200uS宽的子帧；每个子帧中又包含8个25uS 宽的微帧，所有微帧均为数据帧，其结构相同。子帧分两类，一类是分时帧，一类是合成帧。分时帧是指在200uS的时段内，仅由 1个子站独占总线资源，通过总线发送的子帧。而合成帧则是指在200uS的时段内，由所有 子站共享总线资源，通过总线同时、同步发送的子帧。分时帧用来向系统中所有其它子站传 送本站的相关数据和信息，合成帧用来直接获得控制状态数据。子帧结构中包含了 8个25uS宽的微帧，各个微帧的结构相同，均包括帧头、引导 位，校时分脉冲标记位、数据位与帧尾。代表普通微帧开始的帧头为3uS宽，代表一个200uS 宽的子帧开始的帧头为7uS宽，代表一个20mS宽的帧开始的帧头为IluS宽；除了帧头，8 个微帧各自的引导位与帧尾都是相同的，而每个微帧各自的校时分脉冲标记位的含义也是 相同的，即如果前一个微帧期间没有出现校时分脉冲，则本微帧的校时分脉冲标记位为0， 否则为1 ；8个微帧各自的数据位所代表的含义各不相同。其具体含义为；MFRO代表主从控 制位；MFRl代表队列同步控制位；MFR2代表同步计算控制位；MFR3代表同步录波控制位； MFR4代表同步录值控制位；MFR5代表定值控制位；MFR6代表令牌控制位；MFR7代表看门狗 控制位。本发明的积极效果是1、除了具有分布录波装置容量大、使用对等网络与分布文 件系统，数据通带宽以及系统风险分散等特点外，还具有结构更简单，生产成本更低，工作 更可靠且可适用于分布安装的优点。2、TDM0W总线采用了精简、统一的帧编码格式，使帧编 码简化、统一，系统更容易实现；采用了帧广播高效传输机制，既提高了传输效率，也保证了 编码信号接收的同步；采用了多站群发与“线或”结构，不仅提高了总线的工作效率，也为 TDMOW串行总线分布录波装置实现同步计算、队列同步与同步录波提供了基础保证。3、子录 波器采用对等结构，既方便子录波器模板的生产、使用与维护，也便于在主站故障时，下一 个编号最小的从站子录波器可以方便地自动取代原来的主站成为新的主站。
图1是基于串行总线的录波装置示意图。
图2是TDMOW串行总线子录波器原理框图。图3是TDMOW串行总线子录波器数据接口电路原理框图。图4是TDMOW串行总线子录波器数据接口电路原理图。图5是TDMOW串行总线子录波器通过总线接口驱动电路连接到总线的示意图。图6是TDMOW总线“线或”原理及等效电路图。图7是TDMOW串行总线波形合成图。图8是TDMOW串行总线帧信号编码图。图9是TDMOW串行总线子帧与微帧信号编码波形图。
具体实施例方式参见图1、图2。TDMOff串行总线分布录波装置是通过多个基于TDMOW串行总线的 子录波器集成的。与并行总线子录波器相似，串行总线子录波器也是由基于DSP + ARM + CPLD的硬件平台构成的。它具有独立高速并行采样、同步计算、同步录波、数据存储、管理 与远传功能，是一个通道相对较少但功能完善的单板录波器。与并行总线子录波器不同的 是，串行总线子录波器没有并行总线，不需要通过母板连接，而是通过串行总线数据接口电 路与TDMOW总线相连，实现系统集成的。此外，其板上设置的时钟电路与校时控制电路也与 并行总线子录波器上相应电路有所不同。参见图2、图3、图4。TDMOff串行总线接口电路由串行总线接口驱动电路以及烧制 在LC4512芯片中的3大部分电路，即微帧数据分时控制切换电路、串行编码电路和串行解 码电路构成。其中微帧数据分时控制切换电路主要用来锁存ARM输出的同步控制位，并逐 帧切换，控制同步控制位的输出；与此同时，该电路还逐帧切换，控制通过解码获得的同步 状态位的接收与锁存。串行编码电路与串行解码电路分别负责帧数据的编码与解码。而串 行总线接口驱动电路则用来实现子录波器与TDMOW总线的连接。总线数据接口电路工作所 需的同步时钟信号与帧基准信号(LST)分别来自本机的同步时钟电路与基准时钟电路。时钟与校时控制电路包括时钟电路、校时信号控制电路与精确计时电路三部分。 时钟电路包含本地时钟，基准时钟以及脉宽整形电路与脉冲延迟电路，用来为子录波器的 工作提供必要的同步时钟。校时信号控制电路包括校时脉冲自动切换电路以及校时脉冲自 动延迟电路；前者能自动确定是输出校时脉冲(主站)或接收校时脉冲(从站)，并选择自动 切换到外校时脉冲，(外接GPS的分脉冲)，或内校时脉冲(子录波器自身日历时钟的分输出); 后者则可对输出的校时脉冲进行延迟，以保证校时脉冲与帧信号同步。精确计时电路用来 实现对采样数据的精确时间标记。TDMOff串行总线分布录波装置最多可以连接32个子录波器，编号从0号到31号， 可以通过5位IP地址拨码开关进行设置。工作时，装置中编号最小的子录波器将自动成为 主站，负责向总线输出帧基准信号、帧头信号以及分校时编码信号。所有子录波器，包括主 站本身，都作为从站，接收来自总线的帧基准信号、帧头信号以及分校时编码信号。图5所 示系统由0号、1号及N号3个子录波器构成，其中0号子录波器为主站兼从站，1号及N号 2个子录波器为从站。子录波器采用对等结构，无论是主站子录波器或是从站子录波器，其 硬件结构与软件代码都是完全一样的。主站与从站的区别仅在于，主站工作时，其主从控制 位R0W0=1，于是其帧基准信号、帧头编码信号以及分校时脉冲编码信号等被使能，对应的编码信号可以输出到总线；而从站的主从控制位R0W0=0，所以其帧基准信号、帧头编码信号 以及分校时脉冲编码信号等被除能，对应的编码信号不能输出到总线。如图5所示，串行总线子录波器是通过总线接口电路连接到TDMOW总线上的。接 口电路分为接收和发送两部分，其中接收电路由反向缓冲门DUI构成；而发送电路则由同 向三态门DUO及上拉电阻DUR构成。同向三态门DUO的输入端被固定接地，而控制端则受 编码电路输出编码信号Cout的控制。当Cout=I时，三态门导通，DUO输出为O ；当Cout=O 时，三态门关断并呈高阻态，这时DUO输出由上拉电阻DUR上拉到高电平1。很显然，当多个 子录波器同时连接到TDMOW总线上时，其中只要有一个子录波器的Cout=I,其DUO输出0， 则总线电平为O ；这时所有子录波器接收电路DUI的输出Cin就为1 ；而只有当连接到总线 上的所有子录波器的Cout=O,即都输出低电平，其DUO全输出1，总线电平才为1 ；这时所有 子录波器接收电路DUI的输出Cin就为0，即编码输入为低电平。也就是说，编码输出信号 Cout与编码输入信号Cin是“或”的关系，其等效电路如图6所示。这种通过总线直接实现 多个站点输入与输出之间“或”运算的电路结构方式也称“线或”结构。采用“线或”结构的 好处是，装置中多个子录波器可以同时向总线输出帧编码信号，并且能同步接收到按“或” 运算后所得到的合成编码信号。不仅提高了总线传输效率，也保证了编码接收的同步，并为 下一步系统的数据同步提供了保障。需要特别注意是，总线的电平与对应数据位的编码控制电平正好是相反的。参 考图5、图6与图7，例如图7中1号子录波器的同步录波控制位=1，则对应的编码输出 Cout=I,三态门导通，DUO输出为0，所以总线电平被强制到O ；最后接收电路的反向缓冲门 DUI又将总线电平反向，从而使编码输入Cin=I。所以编码输出Cout与编码输入Cin是同 向的；而编码输出Cout与总线电平则是反向的。本发明中，各个子录波器是将信息编码后分时切换加载到总线上，实现数据的传 输与共享的。TDMOW总线系统中信息采用了按帧编码，按帧传输的方式。帧编码采用统一 精简的格式，即无论主站、从站，所有需要传输的信息，首先是在时钟的同步下，统一按帧、 子帧与微帧的方式编码。每20mS为1帧(Frame，FRM) ；1帧中包含100个200uS宽的子帧 (Sub Frame, SFR)；每个子帧中又包含8个25uS宽的微帧(Micro Frame，MFR)。所有微帧 均为数据帧，其结构相同。图8、图9给出了数据帧的实例。设图示A中的TlB时刻是20mS时钟的前沿，也 即一个20mS数据帧(FRMOO)的开始；则这一时刻同时也应是20mS数据帧中第一个200uS 子数据帧(SFROO)的开始以及第一个200uS子数据帧中的第一个25uS微数据帧(MFROO) 的开始。在20mS数据帧的第一个200uS子数据帧(SFROO)之后，是第二个200uS子数据帧 (SFROl )，第三个200uS子数据帧(SFR02)，等等，直到第100个200uS子数据帧(SFR99)。第 100个200uS子数据帧(SFR99)结束时刻TEl (见图示D)，整个20mS数据帧(FRMOO)结束， 同时这一时刻(TE 1=TB2 )也就是新的一个20mS数据帧(FRMO1)的开始(见图示E )。余此类 推，整个编码及数据帧传输就这样持续下去。子数据帧分两类，一类是分时帧，一类是合成帧。分时帧是指在200uS的时段内， 仅由1个子站独占总线资源，通过总线发送的子数据帧。而合成帧则是指在200uS的时段 内，由所有子站共享总线资源，通过总线同时、同步发送的子数据帧。由于TDMOW总线具有 “线或”结构，所以当总线上所有子站同时、同步发送编码信号时，总线上实际信号为各子站发送信号按“或”的方式合成的结果，故称合成帧。由于子站发送分时帧时独占总线资源， 所以分时帧可以用来向系统中所有其它子站传送本站的相关数据和信息。而合成帧是所有 子站发送数据的“线或”结果，所以可以用来直接获得控制状态数据，例如同步计算状态位、 同步录波状态位以及同步录值状态位。图7所示波形给出了总线波形合成实例。从上至下 分别给出的0号、1号、N号子录波器各自的输出编码信号波形CoutO、Coutl与CoutN。最 下面一个图则是总线上的合成波形图以及合成输入信号Cin的波形图。先来看一下CoutO。此例中O号站为主站，因此所有微帧中CoutO都包含帧头。设 图中MFRO是20mS数据帧中第2个200uS子数据帧的第1个微数据帧，因此其帧头宽度为 7uS,而其后的连续7个微数据帧的帧头宽度则应为:3uS。在MFRO中CoutO包含主从位标记 (ROWO=I);在MFRl中CoutO包含队列同步标记，此例中假设本20mS数据帧的前沿也正好是 IOOmS时钟的前沿且此刻数据队列无堆积，所以主站队列同步控制位为1 (EGPI06=1);同时 此例中还假设在MFRO期间出现过校时分脉冲，所以MFRl中的校时分标记位为1 ；MFR2中计 算同步位为0，表明O号子录波器目前处在等待中，未进行同步计算；MFR3中同步录波位为 0，表明0号子录波器目前未发出同步录波请求；MFR4 — MFR7省略未画出。再来看一下Coutl。因为此例中1号子录波器为从站，因此所有微帧中Coutl都不 包含帧头；在MFRO中Coutl的主从标记位固定为O (ROWO=O)；在MFRl中Coutl的队列同 步标记位也固定为O (EGPI06=0)；虽然此例中假设在MFRO期间出现过校时分脉冲，但由于 此例中1号子录波器为从站，所以MFRl中Coutl的校时分标记位为O ；MFR2中计算同步位 为0，表明1号子录波器目前处在等待中，未进行同步计算；MFR3中同步录波位为1，表明1 号子录波器目前发出了同步录波请求；MFR4 — MFR7省略未画出。最后来看一下CoutN。因为此例中N号子录波器也为从站，因此所有微帧中CoutN 都不包含帧头；在MFRO中CoutN的主从标记位固定为O(ROWO=O);在MFRl中CoutN的队列 同步标记位也固定为O (EGPI06=0);由于N号子录波器是从站，所以MFRl中CoutN的校时 分标记位也为O ；MFR2中计算同步位为0，表明N号子录波器目前处在等待中，未进行同步 计算；MFR3中同步录波位为0，表明N号子录波器目前也未发出同步录波请求；MFR4—MFR7 省略未画出。CoutO、CoutU CoutN “线或”合成的结果如TDMOW波形所示。从波形可见，由于 主站每帧都输出帧头，所以TDMOW合成波形中第1帧含有7uS宽的低电平脉冲，即子帧头； 其后每帧都含3uS宽的低电平脉冲，即微帧头；而由于主站主从标记位为1，所以在MFRO中 TDMOW波形的对应位置上出现了一个5uS宽的低电平脉冲；同样，由于主站队列同步标记位 与校时分标记位均为1，所以在MFRl中TDMOW波形的队列同步标记位与校时分标记位均为 0，于是出现了一个连续9uS的低电平脉冲。在MFR2中，由于CoutO、Coutl、CoutN计算位均 为0，所以合成波形为1，表明所有子录波器目前均处在等待中，未进行同步计算，所以MFR2 中TDMOW波形除了帧头部分，其余为高；MFR3中Coutl同步录波位为1，所以在TDMOW对应 位置出现了一个5uS宽的低电平脉冲，表明有子录波器发出了同步录波请求，等等。而同时 画出的编码输入Cin波形与TDMOW总线波形完全相同，只是相位相反。图8给出了 20mS数据帧中的100个子数据帧的分配情况。由图可见，在这100个 子数据帧中，前3个子数据帧为合成帧(SFROO =COU SFROl :C02、SFR02 :C03)，其余97个子 数据帧为分时帧。97个分时帧的切换顺序是第4子帧(SFR03)到第35子帧(SFR34)顺序分配给0号子站到31号子站。之后再按这样的顺序重复，即第36子帧(SFR35)到第67 子帧(SFR66)再次顺序分配给0号子站到31号子站；然后第68子帧(SFR67)到第99子帧 (SFR98)又一次顺序分配给0号子站到31号子站。即每个子站都获得了 3次独享总线，传 送自身数据的机会。而最后1帧即第100子帧(SFR99)分配给主站。表1列出了每个20mS 数据帧中的100个200uS子数据帧的功能分配情况。表 1
权利要求
1.一种分布录波装置的TDMOW串行总线结构，其特征在于分布录波装置中有多个子 录波器，子录波器设计有串行总线数据接口电路和时钟与校时控制电路；时钟与校时控制 电路包括时钟电路、校时信号控制电路与精确计时电路三部分；时钟电路包含本地时钟，基 准时钟以及脉宽整形电路与脉冲延迟电路；校时信号控制电路包括校时脉冲自动切换电路 以及校时脉冲自动延迟电路；各个子录波器通过总线数据接口电路连接到装置的串行总线上，串行总线由一根信号 线与一根地线构成，总线数据接口电路由串行总线接口驱动电路、微帧数据分时控制切换 电路、串行编码电路和串行解码电路构成；所述串行总线接口驱动电路包括接收和发送两部分；所述微帧数据分时控制切换电路由控制数据自动切换输出电路、状态数据自动切换输 入电路、数据帧同步切换控制电路与子站编号自动识别控制电路4部分构成；所述串行编码电路由帧头编码电路、分校时脉冲编码电路、数据编码电路以及编码合 成电路组成；其中，帧头编码电路包括微帧头编码电路、子帧头编码电路和基准帧头编码电 路；所述串行解码电路由帧基准脉冲解码电路、子帧头解码电路、微帧头解码电路、校时分 脉冲解码电路、数据解码电路以及帧同步信号发生电路几部分构成，串行解码电路通过总 线接口电路中接收反向门(DUI)接收来自总线的编码信号，然后解码。
2.如权利要求1所述的TDMOW串行总线结构，其特征在于所述串行总线接口驱动 电路中的接收电路由反向缓冲门(DUI)构成；发送电路则由同向三态门(DUO)及上拉电阻 (DUR)构成，同向三态门(DUO)的输入端被固定接地，而控制端则受编码电路输出编码信号 (Cout)的控制；所述微帧数据分时控制切换电路中，控制数据自动切换输出电路由8D触发器(GU15) 及多路切换开关(⑶16)构成；状态数据自动切换输入电路由译码器(⑶18)、8个D触发器(⑶观一⑶35)及对应的8 个输入控制与门(⑶20—⑶27)构成，其中D触发器(⑶观一⑶35)的数据输入端接在一起， 再连接到串行解码电路的数据解码输出，接收来自总线的解码后的状态位数据；同时其对 应的控制与门(GU20 — GU27)的一个输入端连接到串行解码电路的帧同步脉冲输出端，接收 来自串行解码电路的帧同步脉冲；与门各自的另一个输入端分别接至译码器(GU18)的输 出端(Y0—Y7)；数据帧同步切换控制电路由计数器(⑶17)构成，计数器(⑶17)的输出端(Q0、Q1、Q2) 分别同时连接到8选1多路开关(⑶16)的3个编码输入端(SO、Si、S2)以及3选8译码器 (⑶18)的3个译码输入端(AO、Al、A2)；子站编号自动识别控制电路由8位比较器(⑶14)、计数器(⑶11、⑶12、⑶13)以及相关 门电路(⑶01—⑶10)组成；所述串行编码电路中的帧头编码电路由计数器(⑶12、⑶14、⑶16)以及门电路(⑶13、 ⑶15、⑶17、⑶18)和(⑶19)组成；计数器(⑶12)及与非门(⑶13)构成微帧头编码电路，计 数器(⑶14)及与非门(⑶15)构成子帧头编码电路，计数器(⑶16)及与非门(⑶17)构成基 准帧头编码电路；或门(CU18)及与门(CU19)构成帧头编码合成电路，或门(CU18)的3个输 入脚分别接收来自与非门(⑶13、⑶15、⑶17)的帧头编码信号，⑶18的输出接至⑶19的一个输入脚，CU19的另一个输入脚则接至校时控制切换电路的主从控制(ROWO)输出；分校时脉冲编码电路由计数器(⑶07、⑶09)，门电路(⑶06、⑶08、CUlO、⑶11)以及校 时分脉冲延迟电路组成；计数器(⑶07 )及反向门(⑶06 )、与门(⑶08 )构成校时分起始位编 码电路，计数器(CU09)及与非门(CUlO)构成校时分终止位编码电路；与门(CU08)及与非门 (⑶10)的输出分别接至与门(⑶11)的2个输入脚，与门(⑶11)的另外2个输入脚则分别 接至校时分脉冲延迟电路的输出(Clm)以及校时控制切换电路的主从控制(ROWO)输出；数据编码电路由计数器(⑶21、⑶23)及门电路(⑶20、⑶22、⑶24、⑶25)组成，计数 器(⑶21)及与门(⑶22)、反向门(⑶20)构成数据起始位编码电路，计数器(⑶23)及与非 门(⑶24)构成数据终止位编码电路，与门(⑶22)及与非门(⑶的输出分别接至与门 (⑶25)的2个输入脚，与门(⑶25)的另一个输入脚则接至8选1多路开关(⑶16)的数据 输出端；编码合成电路由或门(CU26 )构成，或门(CU26 )的3个输入脚分别接收来自帧头编码电 路(⑶19)、分校时脉冲编码电路(⑶11)及数据编码电路(⑶25)的编码信号；所述串行解码电路的帧基准脉冲解码电路由复位电路、正跳变前沿微分电路、基准 帧头脉宽识别电路及帧基准脉冲延迟电路构成，其中，复位电路由反向门(DU30)、与门 (DU31)以及或门(DU32)构成；正跳变前沿微分电路由D触发器(DU38、DU39)及门电路 (DU40、DU41)构成；基准帧头脉宽识别电路由R— S触发器(DU33)、脉宽计数器(DU36)以 及门电路(DU34、DU37、DU35)构成；帧基准脉冲延迟电路由计数器(DU44、DU46)及门电路 (DU42、DU43、DU45、DU47)构成；子帧头解码电路由计数器(DU08 )及门电路(DU26、DU07、DU09、DU10 )构成；微帧头解码 电路由计数器(DU04)及门电路(DU26、DU03、DU05、DU6)构成；校时分脉冲解码电路由校时分脉冲起始位控制电路、校时分脉冲终止位控制电路及校 时分标记脉冲宽度识别电路3部分组成，其中校时分脉冲起始位控制电路由计数器(DU12) 及门电路(DUll、DUi;3)构成，校时分脉冲终止位控制电路则由计数器(DU20)及门电路 (DU19、DU21)构成，校时分脉冲宽度识别电路由计数器(DU16)及门电路(DU14、DU15、DU17、 DU18)构成；数据解码电路由数据解码起始位控制电路与数据位标记脉冲宽度识别电路两部分组 成，其中数据解码起始位控制电路由计数器(DU20)及门电路(DU19、DU21)构成，数据位标 记脉冲宽度识别电路由计数器(DU24)及门电路(DU22、DU23、DU25)构成； 帧同步信号发生电路由计数器(DUOl)及与门(DU02)构成。
3.如权利要求1所述的TDMOW串行总线结构，其特征在于所述分布录波装置中有多 个子录波器，是指TDMOW串行总线最多可以连接32个子录波器，通过5位IP地址拨码开关 进行设置。
4.一种分布录波装置的TDMOW串行总线编码方法，其特征在于TDM0W总线是按时分多 路原理工作的1总线，工作时，在TDMOW串行总线分布录波装置中，所有子录波器均是从站， 装置中编号最小的子录波器将自动成为主站，负责向总线输出帧基准信号、帧头信号以及 分校时编码信号；所有子录波器，包括主站本身，作为从站，接收来自总线的帧基准信号、帧 头信号以及分校时编码信号，编码输出信号(Cout)与编码输入信号(Cin)是“或”的关系， 各个子录波器将信息编码后，分时切换加载到总线上，实现数据的传输与共享；装置中要传输的信息在时钟的同步下，按帧编码，按帧传输，帧编码采用统一精简的格 式；每1帧中包含若干子帧；每个子帧中又包含若干微帧，所有微帧均为数据帧，其结构相 同；子帧分两类，一类是分时帧，一类是合成帧；分时帧是指在子帧时段内，仅由1个子站 独占总线资源，通过总线发送的子帧；而合成帧则是指在子帧时段内，由所有子站共享总线 资源，通过总线同时、同步发送的子帧；分时帧用来向系统中所有其它子站传送本站的相关 数据和信息，合成帧用来直接获得控制状态数据。
5.如权利要求4所述编码方法，其特征在于所述帧中包含若干子帧，子帧中又包含若 干微帧，是指每20mS为1帧；1帧中包含100个200uS宽的子帧；每个子帧中又包含8个 25uS宽的微帧。
6.如权利要求5所述编码方法，其特征在于所述子帧结构中包含了8个25 uS宽的微 帧，各个微帧的结构相同，均包括帧头、引导位，校时分脉冲标记位、数据位与帧尾；代表普 通微帧开始的帧头为3uS宽，代表一个200uS宽的子帧开始的帧头为7uS宽，代表一个20mS 宽的帧开始的帧头为IluS宽；除了帧头，8个微帧各自的引导位与帧尾都是相同的，而每个 微帧各自的校时分脉冲标记位的含义也是相同的；8个微帧各自的数据位所代表的含义各 不相同。
7.如权利要求6所述编码方法，其特征在于所述每个微帧各自的校时分脉冲标记位 的含义相同，是指如果前一个微帧期间没有出现校时分脉冲，则本微帧的校时分脉冲标记 位为0，否则为1 ；所述8个微帧各自的数据位所代表的含义各不相同，其具体含义为；代表 主从控制位(MFRO)；代表队列同步控制位(MFRl)；代表同步计算控制位(MFM)；代表同步 录波控制位(MFR3)；代表同步录值控制位(MFR4)；代表定值控制位(MFR5)；代表令牌控制 位(MFR6)；代表看门狗控制位(MFR7)。
全文摘要
本发明公开了一种分布录波装置的TDMOW串行总线结构。装置中的各个子录波器采用对等结构，设有时钟与校时控制电路，子录波器通过总线数据接口电路连接到串行总线上。总线数据接口电路由串行总线接口驱动电路、微帧数据分时控制切换电路、串行编码电路和串行解码电路构成。装置中要传输的信息在时钟的同步下，按帧编码，按帧传输，帧包含子帧与微帧，微帧数据采用统一精简的格式编码。总线具有“线或”结构，支持多站群发。各个子站录波器在发送数据的同时，也可以同步接收数据，不仅提高了总线的工作效率，也为TDMOW串行总线分布录波装置实现同步计算、队列同步与同步录波提供了保证。本发明的录波装置容量大、结构更简单，生产成本更低，工作更可靠且可适用于分布安装。
文档编号G06F13/42GK102063401SQ201110006510
公开日2011年5月18日 申请日期2011年1月13日 优先权日2011年1月13日
发明者周维, 徐禄勇, 李尚柏, 郑高群, 钟睿 申请人:四川大学