專利名稱：通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法
通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信領域，尤其涉及一種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法。背景技術：
—1 , UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, fflM^ 步接收/發(fā)送裝置)數(shù)據(jù)的傳輸方法，多是在接收端采用專用UART處理芯片根據(jù)UART相 關參數(shù)(如波特率、起始位、有效位、校驗位、停止位)，提取出UART傳輸?shù)木唧w值，再通過通 信網(wǎng)絡發(fā)送到UART的發(fā)送端。發(fā)送端根據(jù)用戶通信信道的相關參數(shù)，按照一定的波特率、 起始位、有效位、校驗位、停止位等參數(shù)將數(shù)據(jù)輸出給接入設備。
對于曼徹斯特碼數(shù)據(jù)與上述UART的處理方式差不多，也是采用專用芯片的方式 進行傳輸。
現(xiàn)有技術中，對于邏輯電平信號的傳輸，采用定時采樣查詢或狀態(tài)改變引起中斷 的方式進行狀態(tài)量的采集，再將狀態(tài)傳輸給接收設備。
然而，通常使用的UART 的波特率有 115200、57600、38400、19200、9600、4800、 2400,1200,600等，UART傳輸時的有效的數(shù)據(jù)位有5_bit、6-bit、7-bit、8_bit等多種模式， 校驗位有奇校驗、偶校驗、無校驗等多種模式，停止位有l(wèi)-bit、1.5-bit、2-bit等多種模 式。當在使用這一技術進行UART的透明傳輸時，必須清楚的了解接入通信線路的波特率、 有效數(shù)據(jù)位等的具體性能參數(shù)模式，根據(jù)實際要求進行一系列相關的設置。在通信系統(tǒng)中， 接入的通信接口根據(jù)使用環(huán)境不同，對接的設備不同等因素，使得每一路數(shù)據(jù)的參數(shù)均各 不相同，所有的通道加在一起就會形成一個碩大的配置表。
曼徹斯特碼的傳輸與UART的傳輸中遇到的問題類似。UART、曼徹斯特碼、邏輯電 平信號等這幾種性質相似的串行數(shù)據(jù)信號，在現(xiàn)行的傳輸系統(tǒng)中，均采用不同的接收方式 和處理機制。通信系統(tǒng)中，對其中一種信號接口的接入設備，都不能支持其它幾種設備的接 入。由于接入設備的不同，就增加了設備的多樣性，增加了設備的成本。
另外一種常用的方式是在同步的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，串行數(shù)據(jù)的接收端通過采樣的 方式采集數(shù)據(jù)，再通過通信網(wǎng)絡發(fā)送到串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端。
采用這一通信模式，通信網(wǎng)絡通常采用同步數(shù)字傳輸網(wǎng)，如SDH (Synchronous Digital Hierarchy，同步數(shù)字體系)傳輸網(wǎng)，這種網(wǎng)絡要求網(wǎng)絡中所有設備的接收和發(fā)送 的處理時鐘，源自同一個時鐘源。即在串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端設備的操作時鐘需要根據(jù)一系列 機制，恢復到串行數(shù)據(jù)接收端設備的時鐘上，使網(wǎng)絡兩端設備的工作時鐘處于相同的工作 頻率。串行數(shù)據(jù)經過傳輸網(wǎng)絡到達串行數(shù)據(jù)發(fā)送端后，串行數(shù)據(jù)發(fā)送端再按照串行數(shù)據(jù)接 收端的時鐘頻率向外輸出串行數(shù)據(jù)。由于這一技術必須在同步數(shù)字傳輸網(wǎng)中才能實現(xiàn)，就 為串行數(shù)據(jù)的傳輸載體增加了一定的局限，并且這種傳輸機制不能應用在如以太網(wǎng)等網(wǎng)絡 設備，串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端無法恢復串行數(shù)據(jù)接收端時鐘的網(wǎng)絡中傳輸。
發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種提高有效數(shù)據(jù)傳輸效率且不局限于同步網(wǎng)絡的通過以 太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法。
一種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，串行數(shù)據(jù)從串行數(shù)據(jù)發(fā)射端 通過以太網(wǎng)發(fā)送到串行數(shù)據(jù)接收端，包括以下步驟串行數(shù)據(jù)發(fā)射端的串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元 在每個工作時鐘對輸入的串行數(shù)據(jù)采樣一次，如此連續(xù)采樣形成待發(fā)送的數(shù)據(jù)包；串行數(shù) 據(jù)接收端的以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元通過以太網(wǎng)接收到從串行數(shù)據(jù)接發(fā)射單元發(fā)送的數(shù) 據(jù)包；以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元將接收的數(shù)據(jù)包指示信號傳輸給串行數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)控 制輸出單元，并從數(shù)據(jù)包中解析出幀序信息后將幀序信息和有效數(shù)據(jù)一起傳輸給串行數(shù)據(jù) 接收端的數(shù)據(jù)緩存單元；數(shù)據(jù)緩存單元根據(jù)接收的數(shù)據(jù)包的幀序將數(shù)據(jù)包依次按序將數(shù)據(jù) 存入緩沖區(qū)間；數(shù)據(jù)緩存單元將緩存區(qū)間中緩存的數(shù)據(jù)包數(shù)目傳輸給串行數(shù)據(jù)接收端的緩 存區(qū)快空快滿單元；緩存區(qū)快空快滿單元接收到緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包數(shù)目后產生調整指示信 號；數(shù)據(jù)控制輸出單元接收到由以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元傳遞的收包指示信號后，產生數(shù) 據(jù)發(fā)送控制信號給串行數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)輸出單元；串行數(shù)據(jù)接收端的速率調整單元接收 到緩存區(qū)快空快滿判斷單元傳輸?shù)目炜湛鞚M指示信號，完成緩存區(qū)快空和快滿的調整；以 及數(shù)據(jù)輸出單元在速率調整單元和數(shù)據(jù)控制輸出單元共同的作用下，將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā) 送出去O
優(yōu)選地，所述緩存區(qū)快空快滿單元接收到緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包數(shù)目后，根據(jù)如下方式 進行產生調整指示信號當緩存區(qū)快空時，緩存區(qū)快空快滿判斷單元產生快空指示信號輸 出給串行數(shù)據(jù)接收端的速率調整單元，要求輸出端放緩數(shù)據(jù)的發(fā)送速度；當緩存區(qū)快滿時， 緩存區(qū)快空快滿判斷單元產生快滿指示信號輸出給速率調整單元，要求輸出端加快數(shù)據(jù)的 發(fā)送速度；當緩存區(qū)正常時，既不產生快空指示信號也不產生快滿指示信號，數(shù)據(jù)按照正常 的傳輸速度進行發(fā)送。
優(yōu)選地，當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)為0時，表示緩存區(qū)為空；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的 個數(shù)為8時，表示緩存區(qū)為滿；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)小于等于3時，表示緩存區(qū)快空； 當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)大于等于5時，表示緩存區(qū)快滿；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包個數(shù)為4時， 表示緩存區(qū)正常。
優(yōu)選地，當緩存區(qū)快空時，數(shù)據(jù)輸出單元在發(fā)送1個數(shù)據(jù)包的第1個比特時，將該 比特連續(xù)發(fā)送2次從而使從緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的速度變緩；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包調整到4個 時，停止調整。
優(yōu)選地，當緩存區(qū)快滿時，數(shù)據(jù)輸出單元在發(fā)送1個數(shù)據(jù)包的第1個比特時，刪除 該比特從而使從緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的速度變快；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)調整到4個時，停止調整。
優(yōu)選地，在所述串行數(shù)據(jù)發(fā)射端的串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元在每個工作時鐘對輸入的串 行數(shù)據(jù)采樣一次步驟中，如此連續(xù)8次采樣組成1個字節(jié)，將連續(xù)采樣的1020個字節(jié)封裝 成1個包，在每個包的包頭增加4個字節(jié)的包頭信息。
優(yōu)選地，所述包頭信息中用6個比特標識包的幀序信息，用4個比特標識包的端口 信息，用1個比特標識串行數(shù)據(jù)標識信息，用1個比特標識校驗信息，其它比特預留擴展。
優(yōu)選地，串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的最小系統(tǒng)工作時間為串行數(shù)據(jù)發(fā)射端和串行數(shù)據(jù)接 收端支持的最高傳輸波特率的8倍速。
本發(fā)明所提供的串行數(shù)據(jù)透明傳輸方法采用以太網(wǎng)作為透明傳輸?shù)拿浇?，傳輸設 備之間以以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，從而降低了數(shù)據(jù)傳輸中配置信息占比，提高 了有效數(shù)據(jù)的傳輸效率。

圖1為通常所使用的串行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的示意圖。
圖2為本發(fā)明的優(yōu)選實施例通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法的示 意圖。
圖3A為采用本發(fā)明的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法進行調整時 緩存區(qū)快空時的調整方式。
圖;3B為采用本發(fā)明的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法進行調整時 緩存區(qū)正常時的調整方式。
圖3C為采用本發(fā)明的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法進行調整時 緩存區(qū)快滿時的調整方式。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，以下將結合附圖對發(fā)明的實施例進行詳細的說明。
為了克服上述問題，本發(fā)明提供了一種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的 方法，實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)接收設備的系統(tǒng)工作時鐘與串行數(shù)據(jù)發(fā)送設備工作時鐘存在偏差時， 串行數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)脑砑皩崿F(xiàn)方式。采用本發(fā)明進行串行數(shù)據(jù)透明傳輸時，用戶不需要 關心串行數(shù)據(jù)的內部協(xié)議的參數(shù)信息，對如UART數(shù)據(jù)、曼徹斯特碼數(shù)據(jù)、邏輯電平信號數(shù) 據(jù)等串行的數(shù)據(jù)流進行傳輸時，對通信設備進行了高度的統(tǒng)一，并且可以在如以太網(wǎng)等接 收設備和發(fā)送設備工作時鐘完全異步的數(shù)字傳輸網(wǎng)中運行，使串行數(shù)據(jù)的透明傳輸不再局 限于同步的網(wǎng)絡。串行數(shù)據(jù)通道主要指UART數(shù)據(jù)通道，曼徹斯特碼通道及邏輯電平信號通 道等。
常見的通過以太網(wǎng)進行串行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送系統(tǒng)如圖1中所示，某一設備終端內 的串行數(shù)據(jù)發(fā)射端101接收串行數(shù)據(jù)的輸入，并通過以太網(wǎng)102發(fā)送到另一設備的串行數(shù) 據(jù)接收端103。同樣，另一設備終端的串行數(shù)據(jù)發(fā)射端105也可通過以太網(wǎng)102將串行數(shù)據(jù) 發(fā)送給某一設備終端的串行數(shù)據(jù)接收端104，從而形成雙向通道。
本發(fā)明的優(yōu)選實施例通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法如圖2中所 示。串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元201位于串行數(shù)據(jù)發(fā)射端101設備內，與外部接口輸入的串行數(shù)據(jù) 和后端以太網(wǎng)202連接，主要完成從串行接口處接收的數(shù)據(jù)的采樣、封包以及根據(jù)以太網(wǎng) 的接口關系傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)202上。
以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203位于串行數(shù)據(jù)發(fā)送端103設備內，與以太網(wǎng)202、數(shù) 據(jù)緩存單元204、數(shù)據(jù)控制輸出單元208連接，主要完成從根據(jù)以太網(wǎng)202的接口關系從網(wǎng) 絡上接收串行數(shù)據(jù)、解包、將正確的串行數(shù)據(jù)內容傳輸?shù)綌?shù)據(jù)緩存單元204中，同時將接收 的數(shù)據(jù)包指示信號發(fā)送到數(shù)據(jù)控制輸出單元208，以便是否產生數(shù)據(jù)發(fā)送的控制使能作參考。
數(shù)據(jù)緩存單元204還與緩存區(qū)快空快滿判斷單元206和數(shù)據(jù)輸出單元205相連，主要完成從以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203接收的數(shù)據(jù)包的緩存，同時將緩存的數(shù)據(jù)包的數(shù) 目傳輸給緩存區(qū)快空快滿判斷單元206，并將緩沖區(qū)中的內容傳輸給數(shù)據(jù)輸出單元205。
數(shù)據(jù)輸出單元205主要完成數(shù)據(jù)的輸出控制。
數(shù)據(jù)的快空快滿判斷單元206主要根據(jù)緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)完成緩存區(qū)快空 快滿的判斷。
速率調整單元207主要根據(jù)輸出包的情況完成數(shù)據(jù)發(fā)送速度的控制。
由上可見，這種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的解決方案可用 FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)器件實現(xiàn)。該處理機制中發(fā) 射端完成串行數(shù)據(jù)的采集、封包、向以太網(wǎng)發(fā)送的功能；接收端接收數(shù)據(jù)包并將其緩存后按 照本地的時鐘關系發(fā)送數(shù)據(jù)包。每個終端同時具有串行數(shù)據(jù)的發(fā)射端和接收端模塊時，就 可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
每個設備終端建立10路串行數(shù)據(jù)透明通道，實現(xiàn)10路雙向數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送功 能，10路透明通道獨立工作。系統(tǒng)中兩臺設備終端按照如圖1方式通過以太網(wǎng)實現(xiàn)對接，每 臺設備終端中均含有數(shù)據(jù)10路透明通道的數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)接收模塊。
為了使本發(fā)明的技術方案更加清楚明白，以下參照附圖以其中一路為例，同時根 據(jù)相應的實例，闡明本發(fā)明提供的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法的具體細 節(jié)。
首先，串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應最小以設備支持的最高傳輸波特率的8倍速作為系統(tǒng) 操作時鐘。例如，如果串行數(shù)據(jù)流為UART信號且UART通道所承載的數(shù)據(jù)的最大傳輸波特 率為115200，則串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最小以115200的8倍速作為系統(tǒng)操作時鐘，即系統(tǒng)的最 低工作時鐘為921600Hz。
串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元201在每個工作時鐘對輸入的串行數(shù)據(jù)采樣一次，如此連續(xù)的 8次采樣組成1個字節(jié)。在優(yōu)選實施例中，可將連續(xù)采樣的1020個字節(jié)封裝成1個包，在每 個包的包頭增加4個字節(jié)的包頭信息。包頭信息中用6個比特標識包的幀序信息、用4個 比特標識包的端口信息、用1個比特標識串行數(shù)據(jù)標識信息以及用1個比特標識校驗信息， 其它比特預留擴展。幀序信息傳輸給串行數(shù)據(jù)發(fā)送端，用于調節(jié)由于以太網(wǎng)傳輸時引起的 由于接收包順序與發(fā)送包順序不一致等問題。端口信息傳輸給串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元201后端 的以太網(wǎng)發(fā)送模塊，用于區(qū)分本設備中多個串行數(shù)據(jù)端口，根據(jù)不同的端口號，確定數(shù)據(jù)不 同的目的端接收。校驗信息用于檢測線路傳輸過程中有無誤碼產生。如此，當串行數(shù)據(jù)接 收端采集到了一個完整的數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給串行數(shù)據(jù)發(fā)射端的以太網(wǎng)發(fā)送模塊，從 而將數(shù)據(jù)發(fā)送到以太網(wǎng)上。
以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203通過以太網(wǎng)202接收到從串行數(shù)據(jù)接發(fā)射單元201 發(fā)送的數(shù)據(jù)包。
以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203將接收的數(shù)據(jù)包指示信號傳輸給數(shù)據(jù)控制輸出單 元 208。
以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203接收到數(shù)據(jù)包后從數(shù)據(jù)包中解析出幀序信息，并將 幀序信息和1020字節(jié)的有效數(shù)據(jù)一起傳輸給數(shù)據(jù)緩存單元204。數(shù)據(jù)緩存單元204緩存從 網(wǎng)絡上接收的數(shù)據(jù)包。在優(yōu)選實施例中，緩存區(qū)間分為8個，每個緩存區(qū)用于緩存一個完成 的數(shù)據(jù)包。
根據(jù)接收的數(shù)據(jù)包的幀序，數(shù)據(jù)緩存單元204將數(shù)據(jù)包依次按序將數(shù)據(jù)存入緩沖 區(qū)間。
數(shù)據(jù)緩存單元204將緩存區(qū)間中緩存的數(shù)據(jù)包數(shù)目傳輸給緩存區(qū)快空快滿單元 206。
緩存區(qū)快空快滿單元206接收到緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包數(shù)目后，根據(jù)如下方式進行產生 調整指示信號。當緩存區(qū)快空時，緩存區(qū)快空快滿判斷單元206產生快空指示信號輸出給 速率調整單元207，要求輸出端放緩數(shù)據(jù)的發(fā)送速度。當緩存區(qū)快滿時，緩存區(qū)快空快滿判 斷單元206產生快滿指示信號輸出給速率調整單元，要求輸出端加快數(shù)據(jù)的發(fā)送速度。當 緩存區(qū)正常時既不產生快空指示信號，也不產生快滿指示信號，數(shù)據(jù)按照正常的傳輸速度 進行發(fā)送。如圖3A至圖3C中所示，緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)為0時，表示緩存區(qū)為空；當緩 存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)為8時，表示緩存區(qū)為滿。在優(yōu)選實施例中，當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個 數(shù)小于等于3時，表示緩存區(qū)快空；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)大于等于5時，表示緩存區(qū)快 滿；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包個數(shù)為4時，表示緩存區(qū)正常。緩存區(qū)將3定為快空基準和將5定為 快滿基準是為了有效抑制由于以太網(wǎng)網(wǎng)絡擁塞產生的數(shù)據(jù)包流量不穩(wěn)而定義的。在以太網(wǎng) 上傳輸時，上一時刻數(shù)據(jù)包的傳輸正常，串行數(shù)據(jù)的模塊也處于可以控制的時延范圍內，突 然以太網(wǎng)上其它用戶使用網(wǎng)絡傳輸大流量的數(shù)據(jù)，使得傳輸串行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡的某 一節(jié)點積壓，較長時間無法到達數(shù)據(jù)包接收端。然而串行數(shù)據(jù)接收端103依然還在向外發(fā) 送數(shù)據(jù)，這時由于之前的調整機制，使得數(shù)據(jù)接收端103的數(shù)據(jù)緩存區(qū)間中至少還有3個數(shù) 據(jù)包可以供發(fā)送，從而減少出現(xiàn)誤碼的可能。當以太網(wǎng)從擁塞變?yōu)檎r，串行數(shù)據(jù)接收端 103可能一下從網(wǎng)絡上接收到多個數(shù)據(jù)包，由于之前緩沖區(qū)中最多只有5個數(shù)據(jù)緩存包，所 以最少還可以容忍同時接收到3個數(shù)據(jù)包。如果網(wǎng)絡很差，可以根據(jù)實際情況增加緩存區(qū) 的數(shù)量，并調節(jié)快空快滿的基準。一般地，采用921600Hz的時鐘進行數(shù)據(jù)的采樣，采集1個 數(shù)據(jù)包1020個字節(jié)，需要時間約為8. 9毫秒的時間，三個數(shù)據(jù)包為26. 7毫秒的時間。在通 信專網(wǎng)中使得2個數(shù)據(jù)包之間的時間間隔變化達到沈.7毫秒的情況很少，所以通常認為采 用8個緩存區(qū)間足夠。
數(shù)據(jù)控制輸出單元208接收到由以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203傳遞的收包指示信 號后，產生數(shù)據(jù)發(fā)送控制信號給數(shù)據(jù)輸出單元205。當以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203沒有從 網(wǎng)絡上接收到數(shù)據(jù)包時，關閉數(shù)據(jù)輸出單元205，使數(shù)據(jù)輸出單元205向外部設備發(fā)送空閑 的串行數(shù)據(jù)信號。當以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元203從長時間沒有接收到數(shù)據(jù)包變成接收到 數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)控制輸出單元208統(tǒng)計收包數(shù)目。當收包數(shù)少于4個時，數(shù)據(jù)控制輸出單元 208 一直關閉。當達到和超過4個時，將數(shù)據(jù)控制輸出單元208將發(fā)送使能打開，數(shù)據(jù)輸出 單元205向外發(fā)送數(shù)據(jù)。當發(fā)送使能關閉時，數(shù)據(jù)緩存單元204不向數(shù)據(jù)輸出單元傳輸數(shù) 據(jù)。
速率調整單元207接收到緩存區(qū)快空快滿判斷單元206傳輸?shù)目炜湛鞚M指示信 號，完成緩存區(qū)快空和快滿的調整。當緩存區(qū)正常時，按數(shù)據(jù)采集時的比特順序，控制將數(shù) 據(jù)發(fā)送出去；當緩存區(qū)快空時，數(shù)據(jù)輸出單元205在發(fā)送1個數(shù)據(jù)包1020字節(jié)的第1個比 特時，復制該比特，即將該比特連續(xù)發(fā)送2次，等效于將要發(fā)送的數(shù)據(jù)放慢，從而使從緩存 區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的速度變緩。一段時間后，緩存區(qū)的數(shù)據(jù)就會慢慢積累，緩存區(qū)的數(shù)據(jù)就會變 多。當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包調整到4個時，停止調整。當緩存區(qū)快滿時，數(shù)據(jù)輸出單元205在發(fā)送1個數(shù)據(jù)包1020字節(jié)的第1個比特時，刪除該比特，等效于將要發(fā)送的數(shù)據(jù)變快，從而使 從緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的速度變快。一段時間后，緩存區(qū)內的數(shù)據(jù)就會慢慢變少。當緩存區(qū) 中數(shù)據(jù)調整到4個時，停止調整。串行數(shù)據(jù)的發(fā)送端就通過不斷的調整，實現(xiàn)與串行數(shù)據(jù)的 接收端的時鐘匹配。
數(shù)據(jù)輸出單元205在速率調整單元207和數(shù)據(jù)控制輸出單元208的共同作用下， 將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
串行數(shù)據(jù)接收端103采用1020字節(jié)調整1次，每次調整1比特的方式，即8. 9毫秒 調整一次，對于波特率在9600以上的UART數(shù)據(jù)傳輸時，有效的數(shù)據(jù)傳輸過程中最多只會有 1次調整，對于采用最高速率115200的波特率進行數(shù)據(jù)傳輸時，經過串行數(shù)據(jù)誤碼議長期 測試，沒有發(fā)現(xiàn)有誤碼接收的現(xiàn)象，對于9600以下的波特率，該調整對數(shù)據(jù)的影響幾乎可 以忽略不記。一般地，在生產過程中，成品的晶振的頻率偏差在50PPM的范圍內，即百萬分 之五十。串行數(shù)據(jù)發(fā)送端103采用1020字節(jié)調整1次，相當于頻偏的調整能力為122. 5PPM， 遠大于晶振的頻差。所以在通信過程中可以通過調整讓設備緩存區(qū)恢復正常。
還需要說明的是，本發(fā)明中提供的這種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的 方法及系統(tǒng)解決方案，具體可為利用FPGA芯片來實現(xiàn)。具體實現(xiàn)時，本領域的普通技術人 員可根據(jù)實際情況對本發(fā)明中所提及的功能模塊進行分解或合并，在此不一一詳解。
綜上所述，本發(fā)明所提供的這種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法及 系統(tǒng)解決方案，不再受到用戶設備的不同波特率，不同協(xié)議的限制，可以實現(xiàn)不高于最高波 特率的所有串行數(shù)據(jù)的傳輸，大大簡化了傳輸設備，進而提高了用戶的體驗性。
本發(fā)明提供的這種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，使能通過以太 網(wǎng)傳輸串行數(shù)據(jù)時，不再受到串行數(shù)據(jù)的協(xié)議變化而變化，可以支持低于最高波特率下所 有串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。使設備能同時支持對UART數(shù)據(jù)、曼徹斯特碼數(shù)據(jù)、邏輯電平信 號數(shù)據(jù)等串行的數(shù)據(jù)流進行傳輸，并且傳為輸系統(tǒng)不再局限于同步的數(shù)字傳輸網(wǎng)絡。
以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保 護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，串行數(shù)據(jù)從串行數(shù)據(jù)發(fā)射端通 過以太網(wǎng)發(fā)送到串行數(shù)據(jù)接收端，包括以下步驟串行數(shù)據(jù)發(fā)射端的串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元在每個工作時鐘對輸入的串行數(shù)據(jù)采樣一次，如 此連續(xù)采樣形成待發(fā)送的數(shù)據(jù)包；串行數(shù)據(jù)接收端的以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元通過以太網(wǎng)接收到從串行數(shù)據(jù)接發(fā)射單 元發(fā)送的數(shù)據(jù)包；以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元將接收的數(shù)據(jù)包指示信號傳輸給串行數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)控 制輸出單元，并從數(shù)據(jù)包中解析出幀序信息后將幀序信息和有效數(shù)據(jù)一起傳輸給串行數(shù)據(jù) 接收端的數(shù)據(jù)緩存單元；數(shù)據(jù)緩存單元根據(jù)接收的數(shù)據(jù)包的幀序將數(shù)據(jù)包依次按序將數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)間；數(shù)據(jù)緩存單元將緩存區(qū)間中緩存的數(shù)據(jù)包數(shù)目傳輸給串行數(shù)據(jù)接收端的緩存區(qū)快空 快滿單元；緩存區(qū)快空快滿單元接收到緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包數(shù)目后產生調整指示信號；數(shù)據(jù)控制輸出單元接收到由以太網(wǎng)串行數(shù)據(jù)接收單元傳遞的收包指示信號后，產生數(shù) 據(jù)發(fā)送控制信號給串行數(shù)據(jù)接收端的數(shù)據(jù)輸出單元；串行數(shù)據(jù)接收端的速率調整單元接收到緩存區(qū)快空快滿判斷單元傳輸?shù)目炜湛鞚M指 示信號，完成緩存區(qū)快空和快滿的調整；以及數(shù)據(jù)輸出單元在速率調整單元和數(shù)據(jù)控制輸出單元共同的作用下，將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù) 發(fā)送出去。
2.根據(jù)權利要求1所述的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，其特征在 于所述緩存區(qū)快空快滿單元接收到緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包數(shù)目后，根據(jù)如下方式進行產生調整 指示信號當緩存區(qū)快空時，緩存區(qū)快空快滿判斷單元產生快空指示信號輸出給串行數(shù)據(jù) 接收端的速率調整單元，要求輸出端放緩數(shù)據(jù)的發(fā)送速度；當緩存區(qū)快滿時，緩存區(qū)快空快 滿判斷單元產生快滿指示信號輸出給速率調整單元，要求輸出端加快數(shù)據(jù)的發(fā)送速度；當 緩存區(qū)正常時，既不產生快空指示信號也不產生快滿指示信號，數(shù)據(jù)按照正常的傳輸速度 進行發(fā)送。
3.根據(jù)權利要求2所述的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，其特征在 于當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)為0時，表示緩存區(qū)為空；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)為8時， 表示緩存區(qū)為滿；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包的個數(shù)小于等于3時，表示緩存區(qū)快空；當緩存區(qū)中數(shù) 據(jù)包的個數(shù)大于等于5時，表示緩存區(qū)快滿；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包個數(shù)為4時，表示緩存區(qū)正堂巾ο
4.根據(jù)權利要求3所述的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，其特征在 于當緩存區(qū)快空時，數(shù)據(jù)輸出單元在發(fā)送1個數(shù)據(jù)包的第1個比特時，將該比特連續(xù)發(fā)送 2次從而使從緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的速度變緩；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)包調整到4個時，停止調整。
5.根據(jù)權利要求4所述的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，其特征在 于當緩存區(qū)快滿時，數(shù)據(jù)輸出單元在發(fā)送1個數(shù)據(jù)包的第1個比特時，刪除該比特從而使 從緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的速度變快；當緩存區(qū)中數(shù)據(jù)調整到4個時，停止調整。
6.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方 法，其特征在于在所述串行數(shù)據(jù)發(fā)射端的串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元在每個工作時鐘對輸入的串行數(shù)據(jù)采樣一次步驟中，如此連續(xù)8次采樣組成1個字節(jié)，將連續(xù)采樣的1020個字節(jié)封裝 成1個包，在每個包的包頭增加4個字節(jié)的包頭信息。
7.根據(jù)權利要求6所述的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，其特征在 于所述包頭信息中用6個比特標識包的幀序信息，用4個比特標識包的端口信息，用1個 比特標識串行數(shù)據(jù)標識信息，用1個比特標識校驗信息，其它比特預留擴展。
8.根據(jù)權利要求6所述的通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，其特征在 于串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的最小系統(tǒng)工作時間為串行數(shù)據(jù)發(fā)射端和串行數(shù)據(jù)接收端支持的最 高傳輸波特率的8倍速。
全文摘要
一種通過以太網(wǎng)建立串行數(shù)據(jù)透明傳輸通道的方法，包括串行數(shù)據(jù)發(fā)射單元對串行數(shù)據(jù)采樣形成數(shù)據(jù)包；串行數(shù)據(jù)接收單元通過以太網(wǎng)接收數(shù)據(jù)包；串行數(shù)據(jù)接收單元傳輸數(shù)據(jù)包指示信號給數(shù)據(jù)控制輸出單元并解析幀序信息后和有效數(shù)據(jù)一起傳輸給數(shù)據(jù)緩存單元；數(shù)據(jù)緩存單元將數(shù)據(jù)包依次存入緩沖區(qū)；數(shù)據(jù)緩存單元將數(shù)據(jù)包數(shù)目傳輸給快空快滿單元；快空快滿單元接產生調整指示信號；數(shù)據(jù)控制輸出單元產生數(shù)據(jù)發(fā)送控制信號給數(shù)據(jù)輸出單元；速率調整單元完成緩存區(qū)快空快滿的調整；及數(shù)據(jù)輸出單元將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。上述方法采用以太網(wǎng)為傳輸媒介，傳輸設備間以以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行數(shù)據(jù)傳輸，從而降低數(shù)據(jù)傳輸中配置信息占比，提高有效數(shù)據(jù)的傳輸效率。
文檔編號H04L12/56GK102035733SQ20101057074
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者朱小兵 申請人:武漢微創(chuàng)光電股份有限公司