專利名稱：一種CAN總線與SpaceWire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種CAN總線與SpaceWire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
CAN總線是小衛(wèi)星星內(nèi)信息管理常用總線，SpaceWire是正在逐步推廣的新型高速點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)總線，未來將應(yīng)用于星載設(shè)備，因此有必要設(shè)計(jì)CAN總線與SpaceWire總線間的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，使得衛(wèi)星內(nèi)主控計(jì)算機(jī)可以直接控制SpaceWire網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)SpaceWire 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器將遙測數(shù)據(jù)返回到星內(nèi)主控計(jì)算機(jī)。由于SpaceWire總線本身為新型航天專用總線，國內(nèi)對該總線的研究尚處于起步階段，目前還沒有衛(wèi)星應(yīng)用，因此CAN總線到SpaceWire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器的研制在國內(nèi)尚無資料可供參考。美國Aeroflex公司生產(chǎn)的GR-CPCI-UT699開發(fā)板同時(shí)具備了 CAN總線和SpaceWire接口，但該設(shè)備目前屬于禁運(yùn)，不能通過商業(yè)渠道獲得。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種CAN總線與 Spaceffire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。采用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了 CAN總線數(shù)據(jù)幀和SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀間的轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是所述的CAN總線與SpaceWire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器包括中央處理器、SpaceWire接口邏輯模塊和CAN總線控制器。中央處理器與CAN總線控制器相連，接收由CAN總線控制器輸入的來自于CAN總線數(shù)據(jù)幀，并將由SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的CAN總線數(shù)據(jù)幀輸出到CAN總線控制器；中央處理器與SpaceWire接口邏輯模塊相連，接收由SpaceWire接口邏輯模塊輸入的來自于SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀，并將由CAN總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀輸出到SpaceWire接口邏輯模塊；所述SpaceWire接口邏輯模塊為所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器與SpaceWire總線的接口，接收 Spaceffire總線的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀，并向SpaceWire總線發(fā)送由CAN總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換得到的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀；所述CAN總線控制器為所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器與CAN總線的接口，接收來CAN總線數(shù)據(jù)幀，并向CAN總線發(fā)送由SpaceWire總線的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換得到的CAN 總線數(shù)據(jù)幀。除上述組成外，本實(shí)用新型還包括顯示器，所述顯示器與中央處理器相連，用于顯示來自于中央處理器的狀態(tài)參數(shù)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型與國外采用的技術(shù)相比，利用了 SpaceWire IP核，使用ARM+FPGA的組合實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型多述的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)簡單靈活，有效的控制了成本，可直接應(yīng)用于宇航級的抗輻照CPU和FPGA上，從而給航天應(yīng)用節(jié)省了成本，提高了開發(fā)效率。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為SpaceWire接口邏輯模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面就結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步介紹。CAN總線為低碼速率總線，而SpaceWire為高碼速率數(shù)據(jù)傳輸總線，因此兩種總線的橋接需要進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，而且要求SpaceWire總線發(fā)來的數(shù)據(jù)幀間隔不能過小。CAN總線數(shù)據(jù)接口可通過總線控制器進(jìn)行碼速率、屏蔽字、時(shí)鐘分頻等的設(shè)置，并通過適當(dāng)?shù)慕K端電阻跨接在CAN總線網(wǎng)絡(luò)以保證總線的正常數(shù)據(jù)通信。SpaceWire數(shù)據(jù)接口邏輯在FPGA片內(nèi)實(shí)現(xiàn)，完全兼容于ECSS-E-ST-50-12C國際標(biāo)準(zhǔn)。SpaceWire碼速率可設(shè)置范圍為2Mbps 200Mpbs，遠(yuǎn)高于CAN總線網(wǎng)絡(luò)，且SpaceWire網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸是完全自主的。Spaceffire的應(yīng)用層協(xié)議需要由用戶自行定義，而CAN總線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層協(xié)議也同樣需要由用戶定義，協(xié)議轉(zhuǎn)換器必須能夠根據(jù)應(yīng)用場合的不同進(jìn)行相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換，因此協(xié)議轉(zhuǎn)換部分應(yīng)由處理器軟件完成，以便利在必要的時(shí)候進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。本?shí)用新型的原理為協(xié)議轉(zhuǎn)換器收到CAN總線上發(fā)來的數(shù)據(jù)后，取出有效數(shù)據(jù)， 組織成SpaceWire網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可識別的幀，發(fā)送到SpaceWire網(wǎng)絡(luò)上；協(xié)議轉(zhuǎn)換器接收到 Spaceffire網(wǎng)絡(luò)上發(fā)來的數(shù)據(jù)后，取出有效數(shù)據(jù)，組織成CAN總線節(jié)點(diǎn)可識別的幀，發(fā)送到 CAN總線網(wǎng)絡(luò)上。如圖1所示，為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。包括中央處理器、SpaceWire接口邏輯模塊、 CAN總線控制器和顯示器。其中，中央處理器采用Atmel CPU AT91FR40162，SpaceWire接口邏輯模塊采用Altera Cyclone FPGA EP1C3T144C8N，CAN總線控制器采用Philips SJA1000 與 Philips PCA82C250，顯示器為太陽人 LCD 1602A。在CAN總線一側(cè)，中央處理器與CAN總線控制器相連，接收由CAN總線控制器輸入的來自于CAN總線數(shù)據(jù)幀，并將由SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的CAN總線數(shù)據(jù)幀輸出到CAN總線控制器。在SpaceWire總線一側(cè)，中央處理器與SpaceWire接口邏輯模塊相連，接收由 Spaceffire接口邏輯模塊輸入的來自于SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀，并將由CAN總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀輸出到SpaceWire接口邏輯模塊。Spaceffire接口邏輯模塊為協(xié)議轉(zhuǎn)換器與SpaceWire總線的接口，接收SpaceWire 總線的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀，并向SpaceWire總線發(fā)送由CAN總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換得到的 Spaceffire總線數(shù)據(jù)幀；所述CAN總線控制器為所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器與CAN總線的接口，接收來 CAN總線數(shù)據(jù)幀，并向CAN總線發(fā)送由SpaceWire總線的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換得到的CAN總線數(shù)據(jù)幀。中央處理器完成對CAN總線數(shù)據(jù)幀格式與SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀格式的相互轉(zhuǎn)換，通過CAN總線控制器控制CAN總線通信的波特率、屏蔽字以及其它相關(guān)參數(shù)，通過 SpaceWire接口邏輯調(diào)節(jié)SpaceWire總線通信的碼速率、幀格式等參數(shù)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)緩存，以匹配雙方的碼速率。[0023]如圖2所示，SpaceWire接口邏輯模塊由FPGA實(shí)現(xiàn)，可分為由發(fā)送器、接收器、控制器和定時(shí)器等幾部分。其中的控制器為中心控制單元，負(fù)責(zé)SpaceWire接口邏輯模塊的初始化、鏈路建立、鏈路維持、錯(cuò)誤檢測等業(yè)務(wù)，并在合適的狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)接收器、發(fā)送器等其它部件執(zhí)行相應(yīng)的收發(fā)動(dòng)作?？刂破鲗?shù)據(jù)發(fā)送至發(fā)送器，發(fā)送器負(fù)責(zé)進(jìn)行Data-Mrobe 編碼，轉(zhuǎn)換成物理信號比特流。接收器將接收到的數(shù)據(jù)解碼后送至控制器，控制器根據(jù)接收到的碼字判斷當(dāng)前字符的有效性。時(shí)鐘恢復(fù)模塊根據(jù)接收到的物理信號恢復(fù)發(fā)送端時(shí)鐘。credit計(jì)數(shù)器用于發(fā)送過程中的流控制，如果相應(yīng)接收端的接收緩沖區(qū)不能及時(shí)清空， 那么credit計(jì)數(shù)器將累計(jì)，最終發(fā)送器將停止發(fā)送直至計(jì)數(shù)器被清零。發(fā)送FIFO和接收 FIFO均為異步緩沖區(qū)，中央處理器可采用自身時(shí)鐘對其進(jìn)行操作，獨(dú)立于SpaceWire接口邏輯采用的時(shí)鐘。Spaceffire總線的物理層采用LVDS電平，只需要利用FPGA內(nèi)部的IO緩沖器將原來的TTL電平轉(zhuǎn)換為LVDS即可。CAN總線控制器包括了總線控制器(芯片SJA1000)和總線收發(fā)器(芯片 PCA82C250)兩部分。總線控制器實(shí)現(xiàn)了 CAN總線鏈路層和物理層，是CAN總線網(wǎng)絡(luò)的核心部分。中央處理器可以設(shè)置總線控制器的工作方式，控制工作狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并進(jìn)行一定程序的應(yīng)用層設(shè)置?？偩€收發(fā)器提供了總線控制器與物理總線之間的接口， 提供了物理上的CAN總線信號電平，驅(qū)動(dòng)電信號的接收與發(fā)送，是影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性、可靠性與電磁兼容性的主要因素。顯示部分采用液晶顯示屏，可實(shí)時(shí)地形式本轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)。本實(shí)用新型未詳細(xì)說明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求1.一種CAN總線與SpaceWire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于包括中央處理器、 SpaceWire接口邏輯模塊和CAN總線控制器，中央處理器與CAN總線控制器相連，接收由CAN總線控制器輸入的來自于CAN總線數(shù)據(jù)幀，并將由SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的CAN總線數(shù)據(jù)幀輸出到CAN總線控制器； 中央處理器與SpaceWire接口邏輯模塊相連，接收由SpaceWire接口邏輯模塊輸入的來自于SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀，并將由CAN總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀輸出到SpaceWire接口邏輯模塊；所述SpaceWire接口邏輯模塊為所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器與SpaceWire總線的接口，接收 Spaceffire總線的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀，并向SpaceWire總線發(fā)送由CAN總線數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換得到的SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀；所述CAN總線控制器為所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器與CAN總線的接口，接收來CAN總線數(shù)據(jù)幀，并向CAN總線發(fā)送由SpaceWire總線的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換得到的CAN 總線數(shù)據(jù)幀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CAN總線與SpaceWire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，其特征在于 還包括顯示器，所述顯示器與中央處理器相連，用于顯示來自于中央處理器的狀態(tài)參數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種CAN總線與SpaceWire總線的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，包括中央處理器、SpaceWire接口邏輯模塊和CAN總線控制器。中央處理器分別與SpaceWire接口邏輯模塊和CAN總線控制器相連，SpaceWire接口邏輯模塊與SpaceWire總線向接口，接收和發(fā)送SpaceWire總線數(shù)據(jù)幀，CAN總線控制器與CAN總線相接口，接收和發(fā)送CAN總線數(shù)據(jù)幀。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)簡單靈活，實(shí)現(xiàn)成本低的特點(diǎn)。
文檔編號H04L12/40GK202190284SQ20112029988
公開日2012年4月11日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者劉思遠(yuǎn), 李國軍, 楊志 申請人:航天東方紅衛(wèi)星有限公司