发明名称 一种基于VL的数据帧接收分析设备和方法
摘要 本发明公开了一种基于VL的数据帧接收分析设备,其中,所述接收分析设备包括接口电路、FPGA模块、工控核心CPU和外部DDR3,所述FPGA模块包括帧识别校验模块、帧统计模块、定时及秒中断发生模块、帧捕获模块、分析模块和缓存模块,所述接口电路用于实现从网络数据的物理电信号到数字信号的转换;所述FPGA模块用于对所述数字信号进行VL数据帧的分析处理,并将实时捕获的数据存放到所述外部DDR3上;所述工控核心CPU用于本地电路的控制和配置。硬件分时的方式对接收到的基于VL的数据帧进行处理,保证了对基于VL的AFDX数据帧的硬件实时处理和软件实时刷新。
申请公布号 CN103888227B 申请公布日期 2017.02.08
申请号 CN201410160335.X 申请日期 2014.04.21
申请人 华北水利水电大学 发明人 段美霞;白娟
分类号 H04L1/00(2006.01)I;H04L12/931(2013.01)I 主分类号 H04L1/00(2006.01)I
代理机构 郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙) 41117 代理人 杨妙琴
主权项 一种基于VL的数据帧接收分析设备的分析方法,其特征在于,所述接收分析设备包括接口电路、FPGA模块、工控核心CPU和外部DDR3,所述FPGA模块包括帧识别校验模块、帧统计模块、定时及秒中断发生模块、帧捕获模块、分析模块和缓存模块,所述接口电路用于实现从网络数据的物理电信号到数字信号的转换;所述FPGA模块用于对所述数字信号进行VL数据帧的分析处理,并将实时捕获的数据存放到所述外部DDR3上;所述工控核心CPU用于本地电路的控制和配置;所述的FPGA模块用于对所述数字信号进行VL数据帧的分析处理,包括帧识别,同一VL数据帧的SN判断,冗余帧选取、帧统计、定时发生,按照AFDX协议标准对AFDX数据帧指定的VL数据帧进行数据帧完整性分析,错误分析,冗余帧判断及选取;在进行数据帧统计时候,采用硬件寻址初级检索和软件二次检索的方式,不用遍历整个VL统计RAM,减小软件负荷;所述接口电路用于实现从网络数据的物理电信号到数字信号的转换,即所述接口电路实现了对串行数据的并行化处理,其并行数据为8BIT,对应的同步时钟为12.5M;所述的FPGA模块接收分析时,缓存模块将2个接收通道的数据通过2个异步FIFO方式进行缓存,在FIFO输出端采用同一时钟进行读取,实现了不同接收通道的时钟同步;一种基于VL的数据帧接收分析方法,其特征在于,通过接口电路实现了从网络数据的物理电信号到数字信号的转换,FPGA模块实现VL数据帧的分析处理,并将实时捕获的数据存放到外部DDR3上,本地电路的控制和配置由工控核心CPU实现;其中,FPGA模块的硬件工作流程如下,步骤1、FPGA模块对接收到的VL数据帧建立初级索引表,其数据宽度为17 BITS,D[16]为代表该索引是否有效,D[15:0]代表该VL在次级索引表中的具体地址;步骤2、当接收到新的VL数据帧,则D16被置“1”,VL值作为初级索引表的地址,写入RX_VL_MAXVL+1,同时RX_VL_MAXVL+1,次级索引表按照此时的RX_VL_MAXVL指定地址分别写入VL_NO,RX_VL_COUNT,RX_ERR_COUNT;步骤3、如果接收到旧的VL数据帧,即初级索引表对应的VL_NO地址的D17已经为“1”,还是以VL值作为初级索引表的地址,FPGA模块读出初级索引表内的D[15:0],作为次级索引表地址直接读出上次的RX_VL_COUNT,RX_ERR_COUNT;步骤4、软件读取统计值时候,工控核心CPU首先读取该次分析总共有多少种不同的VL,读取地址寄存器定义为RX_VL_MAXVL;工控核心CPU顺序读取RX_VL_NO,RX_VL_COUNT,RX_ERR_COUNT进行累加处理,处理后的结果分别代表对应VL的数据帧数量和错误帧数量;FPGA模块的软件工作流程如下,步骤1、接收分析开始以后,软件首先开始初始化所有的统计寄存器,确保检索表初始化,然后清除中断标志;步骤2、等待中断发生,如果没有中断业务,则进入通用服务例程,进行常规分析操作;如果有中断发生,跳转到步骤4;步骤3、停止分析命令检测到后,写停止分析控制位,软件停止分析操作;步骤4、如果有中断发生,软件首先清除中断标志,进入中断服务例程,读取基于VL的统计数据,并进行累加处理。
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