基于AS5643协议光纤接口卡的研究与实现

发布时间：2020-08-28 20:30

　　 1394总线一开始作为实时传输高速串行总线,应用在电子商业和航空航天领域,随着时间发展,越来越不能满足航空系统对数据传输的要求。于是SAE组织对IEEE-1394b总线进行了一些裁剪和限定,有了确定性和可靠性的约束,从而形成了SAE AS5643关键协议。在速率方面,之前1394总线的最大传输速率只能达到400Mbps,本文的设计是基于光纤接口的AS5643协议传输,速率最大可以达到800Mbps,传输介质采用多模光纤,将电信号转换为光信号进行数据传输,实现速率的提升。本设计利用FPGA实现AS5643协议处理模块,该模块实现总线协议的数据解析能力。并且用光纤接口代替民用接口,实现高速率的数据传输。设计中光纤接口采用的是Finisar公司的光电收发模块,经过匹配网络后的信号交给FPGA处理芯片处理实现基本的数据通信。本文重点是利用软件完成对光纤1394接口卡设备的验证方案,用于在地面环境下对1394总线进行仿真与测试。在接口卡的软件详细设计中,采用从上到下的软件设计思想。软件的设计主要指的是1394协议软件,即包括传输层软件和5643驱动层软件。传输层属于硬件驱动,直接控制芯片寄存器以及提供中断机制等,它是直接被固化在被测试接口板卡的FLASH芯片中,系统上电复位后,光纤1394接口卡会自动运行传输程序的代码,不断查询上层软件下达的命令字或者是发送的数据,一但查询到便开始解析并执行该命令字,并返回相应的响应字或者接收相应的数据。5643驱动软件则驻留于主机,为应用程序提供1394的API接口,将要发送的有效负载搬移至发送数据缓冲区,将应用指定的接收消息从接收数据缓冲区搬移至应用指定的存储空间,根据应用的要求获取5643通信过程中的状态信息。经过一系列的设计验证和测试,光纤接口卡在实验环境中已初步实现其功能,总线系统的通信测试稳定且可靠,实现了速率为800Mbps的数据传输,同时增加了传输距离,进而验证了 AS5643关键协议在军事领域的重要性,为未来的发展提供了更多的可能和途径。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP334.7
【部分图文】：

特性图,总线,历程,特性

而光纤传输能有效地解决铜介质传输存在的衰减和电磁干扰问题。而且ＡＳ５６４３逡逑协议也支持光纤作为传输介质，本次设计就是基于光纤进行信号传输。综合以上概述逡逑１３９４总线［１３］的具体发展过程如图１．１所示。逡逑１逡逑

总线,信号电平,物理层,事务

从驱动软件层到事务层再到链路层以及最后到达物理层。在异步事务中，数据消逡逑息需要经过事务层解析过滤才可以达到链路层，而实时事务却不用经过事务层的处理逡逑直接由链路层、物理层达到总线或者子系统主机上。具体的通信机制如图２．１所示。逡逑驱动软件层逡逑总线管理接口逦｜异步事务接口逦｜等时事务接口逡逑？ｒＨ逡逑ＣＯ逡逑Ｓ逡逑＼｜／逡逑ｉ，邋ｊｉ逦＼逡逑总线（Ｔｒａｎｓｎｎｓｉ＿ｏｎ逡逑管理知邋＾逡逑｜等时资源逡逑管理器邋＼ｉ邋ＣＫＳ邋｜／逦邋Ｐ１逦逦逡逑ｎ邋ｎ邋＂逦４邋知逡逑￥逦＿逦—ｓ链路层逡逑行：ｐ逦＾接收包Ｉ发送包Ｉ时钟控制逡逑馨桯逦ｉ逡逑理逦益逦邋邋Ｘ／逦逦逡逑Ｌ逦｜逦１逦｜同步１逦｜编码解码逡逑（逦＞逦物理层逡逑＿Ｉｐ逦介质接口邋Ｉ逦Ｉ邋ｂｕｓ初始化｜丨信号电平＿逡逑图２．１邋ＡＳ５６４３协议总线架构逡逑物理层：这一层的主要功能是实现对总线数据的仲裁、同步、编码和解码、ｂｕｓ逡逑的初始化，输出一定的信号电平，并且规定了介质接口和电气特性。逡逑９逡逑

总线配置,三余度,拓扑连接,环状

它属于在横向模式直接传输光信号的光纤。单模光纤运行在ｌＯＯＭ／ｓ或ｌＧ／ｓ的数逡逑据速率，传输距离至少可以达到５公里，通常情况下，单模光纤主要用于远程信号传逡逑输，其阶跃折射率如图２．５所示。逡逑１４逡逑

【参考文献】