基于航空FC总线多速率自适应测试设备的制作方法

本发明属于航空电子信息综合网络总线技术，是一种基于fc总线多速率自适应测试设备，该设备可兼容1g、2g和4g三种带宽传输，应用于航空数据总线传输协议开发领域。

背景技术：

光纤通道(fc)是综合计算机和网络数据通信的概念，是一种具有高带宽、低时延、传输可靠、性价比高的开放通信技术，采用了通道控制信号传输技术，使用仲裁或交换手段处理信息共享冲突的问题，另外采用流量控制等技术，与其它的网络数据总线协议相比，fc总线也是采用了分层协议的模式，一共分为5层，分别为物理层、传输层、控制层、服务层和协议层等。为适应航空电子数据传输环境，美国发布了适应航空电子环境的fc标准(fc-ae)。

近年来，国内在航空电子数据总线传输技术上有了较大的发展，尤其是fc总线的应用，综合式航空架构，通用化网络传输的航空总线交换设备，有助于提升航空电子性能，但多速率兼容问题可以减少设计成本，因此设计一种多速率兼容的总线传输架构是一个具有重要意义的研究课题。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供一种基于航空fc总线多速率自适应测试设备。使用该设备可以达到快速检测航空fc总线端口状态的目的，为后续航空综合无线电及数据总线通信验证提供了有效了验证平台。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于航空fc总线多速率自适应测试设备，包含时钟检测模块、主控检测交互模块和发送控制选择模块；

时钟检测模块用于根据接收到的被测设备发送的码元判断被测设备的发送速率，并将判断出的发送速率和接收到的码元传输给主控检测交互模块；

主控检测交互模块根据接收到的发送速率控制发送控制选择模块的发送速率，以及将相关的测试数据打包成相关帧格式传输给发送控制选择模块；

发送控制选择模块将测试数据按照发送速率发送给被测设备。

优选地，时钟检测模块判断被测设备的发送速率通过以下步骤实现：

步骤a、对接收到的码元进行扫频；

步骤b、对扫频后的码元进行并行分段处理后，检测有无2阶频点、4阶频点，如果有判断为1g或2g发送速率，执行步骤c，如果无，执行步骤d；

步骤c、对出现2阶频点或4阶频点的码元进行相关降采样后，如果出现2阶频点则判断为1g发送速率；如果没有出现2阶频点则断判为2g速率；执行步骤e；

步骤d、查看主峰，如果仅为脉冲则判断为跳变，无fc信号；如果信号出现相对主峰的杂散频段，没有出现明显2阶频段，则判断为错误信号或无法识别信号；否则为4g速率；执行步骤e；

步骤e、将采样时钟进行相关分频后得到相应的码元速率时钟，将接收到的码元按照码元速率时钟进行相关降采样后进行串并转换以及解密后，放入内存中。

优选地，发送控制选择模块包含控制选择设置单元、若干个不同发送速率的发送单元和数据缓存单元；

所述控制选择设置单元用于在接收到主控检测交互模块传输的发送速率后，选择相应发送速率的发送单元，并对4g参考时钟进行相关分频处理；

选中的发送单元从数据缓存单元中读取测试数据发送给被测设备。

优选地，基于航空fc总线多速率自适应测试设备还包含显示单元，主控检测交互模块还用于将发送速率传输到显示单元上进行显示。

优选地，基于航空fc总线多速率自适应测试设备还包含供电模块，所述供电模块通过usb接口接收电源，为基于航空fc总线多速率自适应测试设备的内部设备供电。

优选地，主控检测交互模块由arm芯片实现，arm芯片所执行的代码烧写进flash内。

本发明的有益效果在于：

(1)设计端口码元速率检测机制，可检测出相关测试总线端口的相关码元速率，可以快速检测出设备状态，并进行相关状态显示，提升了设备总线检测的能力。

(2)设计发送控制选择机制，通过设置不同的发送单元可以满足不同的测试端口通信，结合主控检测交互模块可以快速完成数据的发送，兼容多种速率通信，提高了设备的通信能力。

(3)设计主控检测交互机制，主要包含了人机交互单元，将端口检测信息正常的显示出来，并根据端口检测单元的结果控制发送模块，利用usb接口供电提高了设备的便携使用能力。

附图说明

图1为基于航空fc总线多速率自适应测试设备的结构示意图。

图2为时钟检测模块的发送速率判断流程示意图；

图3为时钟检测模块的结构示意图；

图4为发送控制选择模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，基于航空fc总线多速率自适应测试设备主要包含时钟检测模块、主控检测交互模块和发送控制选择模块，通过时钟检测模块检测接收物理线缆上的码元速率，判断出发送端fc的发送速率，并将测试结果传递给主控检测交互模块，发送控制选择模块通过调整码元发送速率及相关帧格式设置来适应测试端的数据通信。航空fc总线多速率自适应测试设备还包含相关的外围设备，外围设备包含供电模块、晶振、内存、flash、显示单元等。

下面对各个模块作详细说明。

(1)时钟检测模块：

为了实现fc端口的检测功能，时钟检测模块必须正确恢复出端口的码元时钟，在这里主要根据傅里叶变换等相关检测处理。具体流程如图2所示，时钟检测单元经过主控检测交互单元初始化完成相关资源释放后，进入接收信号状态，并采用高倍时钟进行相关采样，过采样后的信号进行相关傅里叶变换，在这里主要进行相关扫频工作的开展。对相关过采样信号进行并行分段处理后，检测有无2阶或4阶频点，如果有判断为1g或2g速率；对出现2阶频点或4阶频点的码元进行相关降采样，如果出现2阶的为1g速率，没有出现的为2g速率；如果没有2阶或4阶频点则看主峰，如果仅为脉冲则判断为跳变，无fc信号，如果不是则判断为4g速率；另外如果信号出现相对主峰的杂散频段，没有出现明显2阶频段的表示为错误或无法识别信号，进行相关标错处理。

进行完速率检测后，将采样时钟进行相关分频后进行相关输出，分频采样对应的二分频和四分频得到相应的码元速率时钟，为了后端相关处理的进行将相应的码元进行相关降采样后进行相关串并转换，组成10位后进行相关的8b10b的解密单元，放入相关缓存区中，将处理结果交给主控检测互模块，具体流程如图3所示。

(2)发送控制选择模块：

发送控制选择模块是基于航空fc总线多速率自适应测试设备的主要通信模块，该模块完成了对于检测端口的通信，及状态询查等任务。如图4所示，该模块主要有控制选择设置单元、若干个不同发送速率的发送单元和数据缓存单元组成，可以保证实物节点与网络平台之间实时的时钟同步关系。在本实施例中，设计了1g速率、2g速率和4g速率的三个发送单元。控制选择设置单元初始化三个发送单元，并清除缓存空间，在接收到主控检测交互模块的设置选择指令后，选择相应的发送单元，并对4g参考时钟进行相关分频处理，同时设置相应的注册帧，发送到对应的端口。

完成相关设置后，检测设备询问测试端口状态，如果端口正常，则通知主控检测交互模块，可以接收相关数据发送，如果不正常，则从新进行检查任务。设置正常完成后，主控检测交互模块可以发送数据到数据缓存单元内进行相关的正常通信，数据缓存单元可以设置为16包的2048字的缓存空间，为适应最小速率进行必要的缓存处理。

(3)主控检测交互模块：

主控检测交互模块是基于航空fc总线多速率自适应测试设备的核心处理模块，任务之间的通信协调由该模块完成。主控模块完成对于外围设备、时钟检测模块和发送控制选择模块的初始化工作后，接收时钟检测模块的信息，并将相关信息显示到显示单元上，显示单元接收交互信息，主控检测交互模块向发送控制选择模块发送相关的数据，并进行相关处理。

为了提升基于航空fc总线多速率自适应测试设备的便携使用能力，该设备设计为usb接口供电，并由稳压限流等相关电路组成供电，并且主控单元由低耗能的arm芯片进行相关实现，并将相关初始化程序及相关接收轮询线程代码完成，为了提升设备的稳定性，将相关代码烧写进flash内，并对相关设备进行必要的处理。

本发明中有以下三个主要的技术要点。

(1)设计端口码元速率检测机制，实现端口时钟的恢复，通过进行傅里叶变换并进行扫频检测，并对码元时钟进行判别区分，分为1g、2g、3g和错误类型等，并将恢复的时钟分频到后端处理模块中，因为后端处理模块是以字节为单位的，因此需要进行简单的串并转换。将判别结果递交给发送控制模块，并由该模块进行相关的数据通信任务。

(2)设计发送控制选择设置机制，兼容不同的数据通信发送速率。因航空业务及应用环境不同，数据的业务通信量也不同，为了提高总线的稳定性，总线速率要求也不同，为了适应不同端口的通信速率，测试验证设备应该具备fc不同速率下的通信能力，因此设备至少有3种发送模式，发送控制模块由主控单元根据时钟测试模块的反馈结果进行选择控制，建立相应的反馈环路，提高通信稳定能力。

(3)设计主控检测交互机制，初始设备状态并显示时钟检测的相关结果，保障设备的正常运行。该设计主要的控制模块由微处理器负责完成，主要完成相关设备初始化，并根据时钟检测模块的结果进行相关发送控制模块的控制选择。另外为提升设备的便携能力，方便设备的使用，该设备使用usb接口进行相关的供电，加入相关芯片处理。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。