一种高可靠信号处理与交换装置的制作方法

本发明属于信号处理与数据交换，涉及数据安全、高速光纤传输、srio交互、以太网交换、功耗模式可变等应用过程，具体为一种高可靠信号处理与交换装置。

背景技术：

1、在现有设计过程中，机载设备的通用信号处理装置通常配置有信号处理、高速数据交换、波束处理、抗干扰、导航、测控和遥测等多种技术状态相对固化的单一功能处理单元；由于机载设备套量种类繁多，技术状态复杂，同一设备的配置数量虽多，但相同功能单元的交叉使用、灵活备份过程困难，还存在很强的空间约束限制，造成了机载设备如今的缺陷性；同时，此场景下，通用信号处理装置的通信数据安全性不高，存在数据被窃取的可能性；装置的功耗模式也相对单一，部分机载场景下严苛的功耗要求无法满足。

技术实现思路

1、本发明的目的便是全部或至少部分的解决通用信号处理装置的缺陷问题，通过采用psoc、dsp和fpga的交换架构，使信号处理与交换过程变的高效，从而极大的提高了机载设备的集成度与可靠性，还解决了机载设备敏感的功耗问题。

2、本发明采用了以下技术方案来实现目的：

3、一种高可靠信号处理与交换装置，所述装置包括板内管理组件、信号处理组件和交换组件，三类组件之间通过各类信号传输总线两两相连；板内管理组件用于通过控制管理信号实现板内各组件之间的控制管理过程，信号处理组件用于通过2套镜像设计的信号处理通道实现业务信号的处理过程，交换组件用于各类控制管理信号与业务信号的交换过程。

4、具体的，所述装置的背板上设置有lrmd连接器，板内管理组件、信号处理组件和交换组件均通过各类信号传输总线与所述lrmd连接器相连接，所述lrmd连接器用于接收装置外部的控制管理信号与业务信号输入；所述信号传输总线包括高速总线和普通总线，分别用于传输高速信号和普通信号。

5、进一步的，板内管理组件为psoc芯片，所述psoc芯片通过第一phy芯片与所述交换组件相连接；所述psoc芯片与所述第一phy芯片间采用rgmii总线相连，所述第一phy芯片与所述交换组件间采用sgmii总线相连；所述psoc芯片还分别通过io信号总线与信号处理组件的2套信号处理通道对应相连；所述psoc芯片还通过can总线与所述装置背板上设置的lrmd连接器相连，所述can总线用于传输包括系统时钟与状态指示的各类控制管理信号。

6、进一步的，信号处理组件中，每套信号处理通道均包括dsp芯片、fpga芯片和prg子卡；所述fpga芯片通过若干控制/地址线及数据线与所述prg子卡相连接，所述fpga芯片通过emif总线和spi总线与所述dsp芯片相连接，所述fpga芯片还通过4x gtx总线、lvcmos总线和lvds总线与所述lrmd连接器相连接，所述fpga芯片还通过所述io信号总线与所述psoc芯片相连接；所述dsp芯片对应连接有ddr3芯片，所述dsp芯片和所述fpga芯片均连接至交换组件。

7、进一步的，交换组件包括srio交换芯片和光模块；所述srio交换芯片分别通过4xsrio总线连接至所述dsp芯片和所述fpga芯片，所述srio交换芯片还通过4x srio总线连接至所述lrmd连接器，所述srio交换芯片与所述光模块之间采用4x srio总线相连；所述光模块与所述lrmd连接器之间采用光纤相连。

8、进一步的，交换组件还包括eth交换芯片，所述eth交换芯片与所述第一phy芯片相连接，所述eth交换芯片通过sgmii总线对应连接每套信号处理通道的dsp芯片，所述eth交换芯片通过sgmii总线直接与所述lrmd连接器相连接，所述eth交换芯片还通过第二phy芯片与所述lrmd连接器相连接，所述eth交换芯片还与所述光模块相连接。

9、优选的，每套镜像设计的信号处理通道均采用独立供电；所述psoc芯片用于执行功耗切换指令，当切换为低功耗模式时，所述psoc芯片通过控制供电组件，按照芯片掉电顺序使任意一套信号处理通道关电；当恢复为动态功耗模式时，所述psoc芯片控制供电组件按照芯片上电顺序恢复被关电的信号处理通道的供电。

10、优选的，所述prg子卡用于依据绝对时间得到业务信号对应数据的安全密钥，并将安全密钥提供至所述fpga芯片，所述fpga芯片用于在得到正确的安全密钥后，才对业务信号对应数据进行处理。

11、优选的，所述prg子卡还用于在特定安全情况下接受高压作用，自身执行不可逆损毁过程，从而停止为fpga芯片提供业务信号对应数据的安全密钥。

12、优选的，所述装置还包括调试组件，调试组件为设置于装置面板上的调试口，所述调试口包括若干jtag接口和若干uart接口；所述调试口分别连接至板内管理组件的psoc芯片、信号处理组件的dsp芯片及fpga芯片上。

13、综上所述，由于采用了本技术方案，本发明的有益效果为：本发明的装置成功实现了信号处理与交换过程的归一化，降低了机载设备中相关模块的复杂度，便于进行系统维护。此外，本发明装置能通过信号交换过程，基于prg子卡实现业务安全性功能，保证了通信数据信号的安全；在功耗方面，可以实现低功耗与动态功耗的切换，适应机载场景下严苛的功耗要求场景。

技术特征：

1.一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：所述装置包括板内管理组件、信号处理组件和交换组件，三类组件之间通过各类信号传输总线两两相连；板内管理组件用于通过控制管理信号实现板内各组件之间的控制管理过程，信号处理组件用于通过2套镜像设计的信号处理通道实现业务信号的处理过程，交换组件用于各类控制管理信号与业务信号的交换过程。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：所述装置的背板上设置有lrmd连接器，板内管理组件、信号处理组件和交换组件均通过各类信号传输总线与所述lrmd连接器相连接，所述lrmd连接器用于接收装置外部的控制管理信号与业务信号输入；所述信号传输总线包括高速总线和普通总线，分别用于传输高速信号和普通信号。

3.根据权利要求1所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：板内管理组件为psoc芯片，所述psoc芯片通过第一phy芯片与所述交换组件相连接；所述psoc芯片与所述第一phy芯片间采用rgmii总线相连，所述第一phy芯片与所述交换组件间采用sgmii总线相连；所述psoc芯片还分别通过io信号总线与信号处理组件的2套信号处理通道对应相连；所述psoc芯片还通过can总线与所述装置背板上设置的lrmd连接器相连，所述can总线用于传输包括控制指令与监控数据的各类控制管理信号。

4.根据权利要求3所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：信号处理组件中，每套信号处理通道均包括dsp芯片、fpga芯片和prg子卡；所述fpga芯片通过若干控制/地址线及数据线与所述prg子卡相连接，所述fpga芯片通过emif总线和spi总线与所述dsp芯片相连接，所述fpga芯片还通过4x gtx总线、lvcmos总线和lvds总线与所述lrmd连接器相连接，所述fpga芯片还通过所述io信号总线与所述psoc芯片相连接；所述dsp芯片对应连接有ddr3芯片，所述dsp芯片和所述fpga芯片均连接至交换组件。

5.根据权利要求4所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：交换组件包括srio交换芯片和光模块；所述srio交换芯片分别通过4xsrio总线连接至所述dsp芯片和所述fpga芯片，所述srio交换芯片还通过4x srio总线连接至所述lrmd连接器，所述srio交换芯片与所述光模块之间采用4x srio总线相连；所述光模块与所述lrmd连接器之间采用光纤相连。

6.根据权利要求5所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：交换组件还包括eth交换芯片，所述eth交换芯片与所述第一phy芯片相连接，所述eth交换芯片通过sgmii总线对应连接每套信号处理通道的dsp芯片，所述eth交换芯片通过sgmii总线直接与所述lrmd连接器相连接，所述eth交换芯片还通过第二phy芯片与所述lrmd连接器相连接，所述eth交换芯片还与所述光模块相连接。

7.根据权利要求3所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：每套镜像设计的信号处理通道均采用独立供电；所述psoc芯片用于执行功耗切换指令，当切换为低功耗模式时，所述psoc芯片通过控制供电组件，按照芯片掉电顺序使任意一套信号处理通道关电；当恢复为动态功耗模式时，所述psoc芯片控制供电组件按照芯片上电顺序恢复被关电的信号处理通道的供电。

8.根据权利要求4所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：所述prg子卡用于依据绝对时间得到业务信号对应数据的安全密钥，并将安全密钥提供至所述fpga芯片，所述fpga芯片用于在得到正确的安全密钥后，才对业务信号对应数据进行处理。

9.根据权利要求8所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：所述prg子卡还用于在特定安全情况下接受高压作用，自身执行不可逆损毁过程，从而停止为fpga芯片提供业务信号对应数据的安全密钥。

10.根据权利要求1所述的一种高可靠信号处理与交换装置，其特征在于：所述装置还包括调试组件，调试组件为设置于装置面板上的调试口，所述调试口包括若干jtag接口和若干uart接口；所述调试口分别连接至板内管理组件的psoc芯片、信号处理组件的dsp芯片及fpga芯片上。

技术总结
本发明提供一种高可靠信号处理与交换装置，属于信号处理与数据交换技术领域，解决了现有装置在集成度、可靠性和功耗方面等综合性能不足的问题；本发明的装置包括板内管理组件、信号处理组件和交换组件，均通过各类信号传输总线两两相连；板内管理组件实现各组件间的控制管理，信号处理组件通过2套镜像设计的信号处理通道实现业务信号的处理，交换组件用于控制管理信号与业务信号的交换；板内管理组件为PSOC芯片，信号处理通道均包括DSP芯片、FPGA芯片和PRG子卡，交换组件包括SRIO交换芯片、ETH交换芯片和光模块；本发明实现了信号处理与交换过程的归一化，降低了机载设备复杂度，提升了可靠性和功耗适应性。

技术研发人员：许虎,郑百衡,孙亮,韩毅辉,费霞,张伟达,张旭
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15