一种NC与RT的数据通信方法与流程

本发明涉及以太网通信技术领域，具体涉及一种nc与rt的数据通信方法。

背景技术：

近年来航空航天器的更新升级，传统1553b总线的1mb/s的速率已经远远不能满足视频、语音等大数量的、高速的传输需求，逐渐成为了航空航天总线系统发展的瓶颈。在航空航天领域，大量终端采用1553b协议，新的总线系统必须要兼容传统的1553b设备，实现总线系统的平稳升级。

近年来，以太网技术得到了飞速的发展。以太网是一种标准的开放式网络；数据传输速率高，支持10mbps，100mbps，1gbps和10gbps；支持多种物理介质和灵活的拓扑结构；成本和费用低廉。上述优点使得以太网得到了极为广泛的应用，已经成为商用通信主流的技术。

以太网各个终端设备之间完全自治，收发包没有统一的管理和控制，在占用以太网总线上产生冲突，竞争总线带宽，带来不确定性。以太网在应用到航空航天领域总线系统中遇到了很大的阻力。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现具有类似1553b总线实时性、确定性和以太网总线高速低成本的以太网通信系统，并且该以太网通信系统兼容传统的1553b总线设备，并基于该系统提出一种nc与rt的数据通信方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用基于1553b协议的以太网通信系统实现的nc与rt的数据通信方法，该系统包括网络控制器nc以及网络终端nt，通过以太网交换网络实现nc、nt的互联，nc与nt均为网络设备，各网络设备之间采用一种基于1553b协议的以太网通信方法进行通信，该基于1553b协议的以太网通信方法利用1553oe以太网实现，所述1553oe以太网简称为1553oe，所述1553oe定义为：符合osi七层网络模型，仅在osi七层网络模型的数据链路层中增加1553oe控制子层，用于实现基于1553b协议的通信；所述1553oe的帧结构包括目的地址、源地址、类型/长度、1553oe帧头、上层协议数据和fcs校验；1553oe的控制和状态显示由1553oe帧头决定，1553oe帧头根据定义不同，分别表示命令帧头、状态帧头和数据帧头；1553oe命令帧、状态帧和数据帧通过以太网交换网络进行以太网帧交换，1553oe命令帧、状态帧和数据帧中源地址为发送设备的mac地址，目的地址为接收设备的mac地址；所述以太网交换网络只根据1553oe命令帧、状态帧和数据帧的目的地址进行以太网帧交换，交换到正确的接收网络设备；

所述1553oe的网络控制器nc，用于管理调度系统中各个nt终端的数据传输，任何时刻系统中有且只有一个nc工作，nc能够向nt发送1553oe命令帧和数据帧，能够接收nt发送的1553oe状态帧和数据帧，nc具有以太网交换网络中唯一的mac地址；

所述1553oe的网络终端nt，不能主动发起数据传输，需按nc的管理调度实现数据传输，nt能够接收nc发送的1553oe命令帧和数据帧，能够向nc发送1553oe状态帧和数据帧，nt具有以太网交换网络中唯一的mac地址；

所述系统采用1553oe网络桥nb，实现1553oe网络控制器nc和1553b总线rt的桥接，实现系统和1553b总线之间的数据通信；

所述1553b总线rt在系统中具有虚拟的mac地址，在以太网交换网络中具有唯一性；

所述1553oe网络桥nb，用于实现1553oe网络mac地址与1553b总线rt地址的相对映射；还用于实现1553oe命令帧与1553b总线命令字和数据字之间的相对映射，以及1553oe状态帧与1553b总线状态字和数据字之间的相对映射；

该方法包括以下步骤：

1)nc向其中1个rt发起命令帧，命令帧的源地址为nc的mac地址，目的地址为rt的虚拟mac地址，在以太网中传输；

2)以太网交换网络只根据命令帧的目的地址，将命令帧转发到nb所在的网络端口；

3)nb接收到命令帧后，协议映射到1553b总线的命令字，在1553b总线上传输；1553b总线的命令字可带数据字；

4)nt接收到命令帧后，根据1553b总线协议，发送响应状态字；nt接收到的命令帧可带数据字；发送的响应状态字可带数据字；

5)nb接收到响应状态字，协议映射到1553oe网络的状态帧，在以太网中传输，状态帧的源地址为rt的虚拟mac地址，目的地址为nc的mac地址，在以太网中传输；

6)以太网交换网络只根据状态帧的目的地址，将状态帧转发到nc所在的网络端口；

7)nc接收到rt发送的状态帧，完成数据通信。

优选地，1553oe命令帧用于实现1553协议的命令，可选携带数据，当1553oe命令帧的长度小于以太网最小帧长时，填充补足帧长；当1553oe命令帧的长度大于以太网最大帧长时，拆分成命令帧及，1个或多个数据帧；

1553oe状态帧用于实现1553协议的响应，可选携带数据；当1553oe状态帧的长度小于以太网最小帧长时，填充补足帧长；当1553oe状态帧的长度大于以太网最大帧长时，拆分成状态帧及，1个或多个数据帧；

1553oe数据帧不单独使用，跟随命令帧或状态帧，用于数据传输；

1553oe用于实现1553b协议的数据传输，1553oe的网络控制器nc相当于1553b总线的bc，1553oe的网络终端nt相当于1553b总线的rt，1553oe的nc用于发送命令帧和数据帧，1553oe的nt用于发送状态帧和数据帧。

优选地，1553oe实现1553b总线的bc到1553b总线的rt的数据传输方式为1553oe的nc发送命令帧，携带数据，可选发送数据帧；1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，不携带数据。

优选地，1553oe实现1553b总线的rt到1553b总线的bc的数据传输方式为1553oe的nc发送命令帧，不携带数据，1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，携带数据，可选发送数据帧。

优选地，1553oe实现1553b用于控制的各种模式码，且1553oe模式码传输时，模式码命令帧头的子地址域的值为全0或全1；1553oe实现1553b总线的bc到1553b总线的rt的模式码的传输方式为1553oe的nc发送命令帧，格式为模式码命令帧头+模式码+填充；1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，格式为状态帧头+填充。

优选地，1553oe实现1553b总线的rt到1553b总线的bc的模式码传输方式为1553oe的nc发送命令帧，格式为模式码命令帧头+填充；1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，格式为状态帧头+模式码+填充。

(三)有益效果

本发明提出了一种基于1553b协议的以太网通信系统，实现具有类似1553b总线实时性、确定性和以太网总线高速低成本的以太网通信系统，并且该以太网通信系统兼容传统的1553b总线设备，并基于该系统提出一种nc与rt的数据通信方法。本发明具有1553b的确定性和实时性，可以兼容传统的1553b设备；又具备以太网的高速和低成本等特点，可以提高总线数据传输速率，可以满足现代航空航天总线系统的发展。

附图说明

图1为本发明的1553oe通信系统框图；

图2为本发明的nc-nt间数据传输格式示意图；

图3为本发明的nc-rt间数据传输格式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

图1为本发明的一种基于1553b协议的以太网通信系统的实施例，该系统实施例中，有且只有一个工作的网络控制器(nc)，4个网络终端(nt)，通过以太网交换网络实现nc、nt的互联，网络设备采用一种基于1553b协议的以太网通信方法(1553oe)进行通信，该基于1553b协议的以太网通信方法利用1553oe以太网实现，所述1553oe以太网简称为1553oe。所述1553oe定义为：符合osi七层网络模型，仅在osi七层网络模型的数据链路层中增加1553oe控制子层，用于实现基于1553b协议的通信；所述1553oe的帧结构包括目的地址、源地址、类型/长度、1553oe帧头、上层协议数据和fcs校验；1553oe的控制和状态显示由1553oe帧头决定，1553oe帧头根据定义不同，分别表示命令帧头、状态帧头和数据帧头；1553oe命令帧、状态帧和数据帧通过以太网交换网络进行以太网帧交换，1553oe命令帧、状态帧和数据帧中源地址为发送设备的mac地址，目的地址为接收设备的mac地址；所述以太网交换网络只根据1553oe命令帧、状态帧和数据帧的目的地址进行以太网帧交换，交换到正确的接收网络设备。

所述1553oe的网络控制器nc，用来管理调度1553oe系统中各个nt终端的数据传输，任何时刻系统中有且只有一个nc工作。nc可以向nt发送1553oe命令帧和数据帧，可以接收nt发送的1553oe状态帧和数据帧。nc具有以太网交换网络中唯一的mac地址。

所述1553oe的网络终端nt，不能主动发起数据传输，需按nc的管理调度实现数据传输。nt可以接收nc发送的1553oe命令帧和数据帧，可以向nc发送1553oe状态帧和数据帧。nt具有以太网交换网络中唯一的mac地址。

1553oe命令帧用于实现1553协议的命令，可选携带数据，当1553oe命令帧的长度小于以太网最小帧长时，填充补足帧长；当1553oe命令帧的长度大于以太网最大帧长时，拆分成命令帧及，1个或多个数据帧；

1553oe状态帧用于实现1553协议的响应，可选携带数据；当1553oe状态帧的长度小于以太网最小帧长时，填充补足帧长；当1553oe状态帧的长度大于以太网最大帧长时，拆分成状态帧及，1个或多个数据帧；

1553oe数据帧不单独使用，跟随命令帧或状态帧，用于数据传输；

1553oe用于实现1553b协议的数据传输，1553oe的网络控制器nc相当于1553b总线的bc，1553oe的网络终端nt相当于1553b总线的rt，1553oe的nc用于发送命令帧和数据帧，1553oe的nt用于发送状态帧和数据帧。

1553oe实现1553b总线的bc到1553b总线的rt的数据传输方式为1553oe的nc发送命令帧，携带数据，可选发送数据帧；1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，不携带数据；

1553oe实现1553b总线的rt到1553b总线的bc的数据传输方式为1553oe的nc发送命令帧，不携带数据，1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，携带数据，可选发送数据帧；

1553oe实现1553b用于控制的各种模式码，且1553oe模式码传输时，模式码命令帧头的子地址域的值为全0或全1；1553oe实现1553b总线的bc到1553b总线的rt的模式码的传输方式为1553oe的nc发送命令帧，格式为模式码命令帧头+模式码+填充；1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，格式为状态帧头+填充；

1553oe实现1553b总线的rt到1553b总线的bc的模式码传输方式为1553oe的nc发送命令帧，格式为模式码命令帧头+填充；1553oe的nt进行接收处理，向1553oe的nc进行响应，发送状态帧，格式为状态帧头+模式码+填充。

所述的1553oe网络实现nc与nt的数据通信采用如下方式，如图2所示。

1)nc可以向nt发送1553oe命令帧。命令帧可以携带数据或跟随数据帧。命令帧和数据帧的源地址为nc的mac地址，目的地址为nt的mac地址。

2)以太网交换网络只根据1553oe命令帧和数据帧的目的地址进行以太网帧交换，将命令帧和数据帧交换到nt所在的网络端口。

3)nt接收到命令帧和数据帧，向nc发送状态帧，可以携带数据或跟随数据帧。状态帧和数据帧的源地址为nt的mac地址，目的地址为nc的mac地址。

4)以太网交换网络只根据1553oe状态帧和数据帧的目的地址进行以太网帧交换，将状态帧和数据帧交换到nc所在的网络端口。

5)nc接收nt发送的状态帧(和数据帧)，完成数据通信。

在实施例中，系统采用1553oe网络桥nb，实现1553oe网络控制器nc和1553b总线rt(远部终端)的桥接，实现1553oe系统和1553b总线之间的数据通信。

所述的1553b总线rt设备在系统中具有虚拟的mac地址，在以太网交换网络中具有唯一性。

所述的1553oe网络桥nb，实现1553oe网络mac地址与1553b总线rt地址的相对映射。

所述的1553oe网络桥nb，实现1553oe命令帧与1553b总线命令字和数据字，以及1553oe状态帧与1553b总线状态字和数据字之间的相对映射。

所述的1553oe网络实现nc与rt的数据通信采用如下方式，如图3所示。

1)nc向其中1个rt设备发起命令帧，命令帧的源地址为nc的mac地址，目的地址为rt的虚拟mac地址，在以太网中传输。

2)以太网交换网络只根据命令帧的目的地址，将命令帧转发到nb所在的网络端口。

3)nb接收到命令帧后，协议映射到1553b总线的命令字(可带数据字)，在1553b总线上传输。

4)nt接收到命令帧(可带数据字)后，根据1553b总线协议，发送响应状态字(可带数据字)。

5)nb接收到状态字(可带数据字)，协议映射到1553oe网络的状态帧，在以太网中传输，状态帧的源地址为rt的虚拟mac地址，目的地址为nc的mac地址，在以太网中传输。

6)以太网交换网络只根据状态帧的目的地址，将状态帧转发到nc所在的网络端口。

7)nc接收到rt发送的状态帧，完成数据通信。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。