專利名稱：一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于1394b光總線技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是指一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法。
背景技術(shù)：
在軍事應(yīng)用和空間應(yīng)用中，1394b光總線由于帶寬高、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活、抗干擾能力強(qiáng)等方面的優(yōu)勢得到了廣泛的關(guān)注，其應(yīng)用于各種具有多節(jié)點(diǎn)多任務(wù)的分布式系統(tǒng)中。在分布式系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)同執(zhí)行系統(tǒng)的任務(wù)，1394b光總線為節(jié)點(diǎn)之間信息同步與數(shù)據(jù)交換提供了傳輸通道。為了實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)任務(wù)無誤地執(zhí)行，必須保證分布式系統(tǒng)中互聯(lián)的節(jié)點(diǎn)能夠正確進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此通過總線監(jiān)視器對(duì)1394b光總線上的數(shù)據(jù)傳輸情況進(jìn)行監(jiān)督管理是十分必要的，尤其對(duì)衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)等精密系統(tǒng)的故障恢復(fù)以及狀態(tài)記錄，其能夠迅速對(duì)異常事件定位、處理并記錄。目前尚無1394b光總線的總線監(jiān)視器的設(shè)計(jì)方案，雖然在使用其他總線協(xié)議的分布式互聯(lián)系統(tǒng)中，總線監(jiān)視器已獲得應(yīng)用，然而不同協(xié)議的總線系統(tǒng)具有各自的特點(diǎn)，所采用的方案不能移植到1394b光總線互聯(lián)系統(tǒng)中。1553B總線的總線監(jiān)視器在1553B協(xié)議中進(jìn)行了規(guī)范，其用來監(jiān)視總線控制器是否工作正常，文獻(xiàn)I :1553B總線監(jiān)視器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)測量與控制.2010. 18(6).中對(duì)1553B總線監(jiān)視器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其能夠?qū)偩€控制器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。在該方法中，總線監(jiān)視器僅對(duì)總線控制器進(jìn)行監(jiān)視，而未對(duì)總線上遠(yuǎn)程終端的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，因此無法實(shí)現(xiàn)對(duì)總線狀態(tài)進(jìn)行完全的監(jiān)視。文獻(xiàn)2 :總線監(jiān)視器的設(shè)計(jì)，微電子學(xué)與計(jì)算機(jī).2004. 21(11).中提出了一種功能SoC驗(yàn)證平臺(tái)中總線監(jiān)視器的設(shè)計(jì)方法，利用總線監(jiān)視器對(duì)片上總線上發(fā)生的事務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視并將監(jiān)視結(jié)果以機(jī)器可讀的格式顯示出來從而可以幫助驗(yàn)證工程師有效地判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性達(dá)到驗(yàn)證單個(gè)模塊和系統(tǒng)功能的目的。該方法用于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證過程中，但是無法在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中1394b光總線互聯(lián)系統(tǒng)中尚無總線監(jiān)視器設(shè)計(jì)方案的問題，本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，能夠有效監(jiān)視1394b光總線上數(shù)據(jù)傳輸情況并記錄，該總線監(jiān)視器具有連接靈活、結(jié)構(gòu)簡單、即插即用等優(yōu)點(diǎn)。所述的1394b光總線的總線監(jiān)視器采用了 1394b物理層芯片、FPGA模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)器，通過將這幾個(gè)部分相互連接組成總線監(jiān)視器；在監(jiān)視方法中根據(jù)總線監(jiān)視器所執(zhí)行任務(wù)的需求，利用Verilog語言在FPGA模塊上實(shí)現(xiàn)對(duì)1394b光總線上的數(shù)據(jù)傳輸和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、處理以及記錄到存儲(chǔ)器等方面的功能。本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器，包括1394b物理層芯片、FPGA模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)器，所述的光電轉(zhuǎn)換模塊通過阻抗匹配實(shí)現(xiàn)光接口信號(hào)與1394b物理層芯片的串行電信號(hào)之間的光電轉(zhuǎn)換，總線監(jiān)視器通過光接口連接到1394b光總線中；1394b物理層芯片能夠?qū)⒔邮盏降拇须娦盘?hào)解碼，并通過其芯片上的數(shù)據(jù)控制信號(hào)線將1394b光總線上的數(shù)據(jù)包以及狀態(tài)信息傳輸?shù)紽PGA模塊；FPGA模塊將從1394b物理層芯片獲得數(shù)據(jù)包及狀態(tài)信息記錄并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，同時(shí)當(dāng)數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤或1394b光總線上的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)與正常工作狀態(tài)不符時(shí)進(jìn)行處理；存儲(chǔ)器根據(jù)需求記錄1394b光總線上所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包以及節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息。
本發(fā)明還提出一種采用總線監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視方法，包括以下幾個(gè)步驟步驟一 FPGA模塊等待1394b物理層芯片的事務(wù)通知，當(dāng)FPGA模塊接收到事務(wù)通知后，執(zhí)行步驟二，否則繼續(xù)等待；步驟二 FPGA模塊接收1394b物理層芯片的事務(wù)，F(xiàn)PGA模塊判斷接收到的事務(wù)是否出現(xiàn)異常，即數(shù)據(jù)包地址、格式、數(shù)據(jù)或校驗(yàn)碼錯(cuò)誤以及1394b光總線狀態(tài)信息不符合正常工作要求，如果出現(xiàn)異常，則執(zhí)行步驟三，否則FPGA模塊將正常事務(wù)記錄到存儲(chǔ)器中，并返回步驟一，并等待下一次事務(wù)通知；步驟三FPGA模塊判斷步驟二中接收到的事務(wù)的類型是數(shù)據(jù)包還是系統(tǒng)狀態(tài)信息，如果是數(shù)據(jù)包則執(zhí)行步驟四，如果是狀態(tài)信息則執(zhí)行步驟五；步驟四FPGA模塊記錄數(shù)據(jù)包異常，并將異常數(shù)據(jù)信息打包發(fā)送到1394b光總線上的發(fā)生該錯(cuò)誤的源節(jié)點(diǎn)，通知其糾正該錯(cuò)誤，然后返回步驟一；步驟五FPGA模塊記錄狀態(tài)信息異常，并將異常狀態(tài)信息打包發(fā)送到相應(yīng)處理單元，然后返回步驟一；如果即不是數(shù)據(jù)包，也不是狀態(tài)信息，則返回步驟一。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(I)本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，該總線監(jiān)視器能夠即插即用，連接到1394b光總線分布式系統(tǒng)中靈活便捷。(2)本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，總線監(jiān)視器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，僅采用了 1394b物理層芯片、FPGA模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)器，功耗低，體積小。(3)本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，工作方式可配置，能夠根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)為記錄總線上所有事務(wù)或者僅在數(shù)據(jù)傳輸和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行記錄。(4)本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，能夠用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及開發(fā)過程中的驗(yàn)證，在系統(tǒng)測試時(shí)記錄測試中所有的系統(tǒng)信息以便對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的排查。(5)本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，該方案擴(kuò)展性好，能夠根據(jù)1394b光總線互聯(lián)系統(tǒng)的需求進(jìn)行功能上的擴(kuò)展，如增加總線狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示、系統(tǒng)故障信息的遠(yuǎn)程傳送等。


圖I是1394b光總線的總線監(jiān)視器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是1394b光總線的總線監(jiān)視器的監(jiān)視方法流程圖；圖3是總線監(jiān)視器連接到1394b光總線上的拓?fù)鋱D中1-存儲(chǔ)器；2_FPGA模塊；3_1394b物理層芯片；4_光電轉(zhuǎn)換模塊。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，1394b光總線協(xié)議中定義了三個(gè)協(xié)議層物理層、鏈路層和事務(wù)層。事務(wù)層用來產(chǎn)生或處理事務(wù)信息；鏈路層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包和事務(wù)之間的轉(zhuǎn)換；物理層的作用是仲裁總線、傳輸數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。由于1394b光總線屬于廣播型的總線協(xié)議，因此無論數(shù) 據(jù)包的目標(biāo)地址是任何節(jié)點(diǎn)物理層都能夠獲得總線上所有數(shù)據(jù)包，并將其發(fā)送到鏈路層，由鏈路層分析本節(jié)點(diǎn)是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)并處理?；谝陨咸攸c(diǎn)以及總線監(jiān)視器所承擔(dān)的任務(wù)特點(diǎn)，本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器中僅采用了 1394b光總線協(xié)議層的物理層，通過物理層獲得總線上的所有事務(wù)，然后可編程邏輯器件依照物理層和鏈路層之間的通信方式獲得所有事務(wù)信息，并根據(jù)系統(tǒng)需求處理和記錄事務(wù)。本發(fā)明提出的1394b光總線的總線監(jiān)視器的結(jié)構(gòu)如圖I所示，由1394b物理層芯片3、FPGA模塊2、光電轉(zhuǎn)換模塊4和存儲(chǔ)器I構(gòu)成?？偩€監(jiān)視器其能夠輕易連接到1394b光總線互聯(lián)系統(tǒng)中，如圖3所示中的1394b光總線互聯(lián)系統(tǒng)中包括三個(gè)1394b光總線工作節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)總線監(jiān)視器。在圖I中的總線監(jiān)視器中，光電轉(zhuǎn)換模塊4通過阻抗匹配實(shí)現(xiàn)光接口信號(hào)與1394b物理層芯片3的串行電信號(hào)(TD+/-、RD+/-)之間的光電轉(zhuǎn)換，總線監(jiān)視器通過光接口連接到1394b光總線中；1394b物理層芯片3能夠?qū)⒔邮盏降拇须娦盘?hào)解碼，并通過其芯片上的CTL
、D
、PINT、PCLK、LCLK數(shù)據(jù)控制信號(hào)線將1394b光總線上的所有數(shù)據(jù)包以及總線復(fù)位、仲裁相位、循環(huán)開始及其相位、子事務(wù)間隔等1394b光總線上所有工作節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息傳輸?shù)紽PGA模塊2 ；FPGA模塊2負(fù)責(zé)將從1394b物理層芯片3獲得數(shù)據(jù)包及狀態(tài)信息記錄并存儲(chǔ)，同時(shí)當(dāng)數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤或者1394b光總線上的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)與正常工作狀態(tài)不符時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理；存儲(chǔ)器I根據(jù)需求記錄1394b光總線上所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包以及節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息。本發(fā)明提出的1394b光總線的總線監(jiān)視器的監(jiān)視方法流程如圖2所示，其通過FPGA模塊2實(shí)現(xiàn)對(duì)1394b光總線上的數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)視。該方法包括兩部分功能1、從1394b物理層獲得數(shù)據(jù)包以及總線狀態(tài)信息并記錄到存儲(chǔ)器1，2、在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)將錯(cuò)誤信息打包，通過控制1394b物理層芯片3將該異常信息數(shù)據(jù)包發(fā)送到1394b光總線中的出現(xiàn)錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)上，通知其糾正該錯(cuò)誤。采用FPGA模塊2對(duì)1394b光總線上的數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視方法，包括以下幾個(gè)步驟步驟一 FPGA模塊2等待1394b物理層芯片3的事務(wù)通知，例如數(shù)據(jù)包到達(dá)或者1394b光總線狀態(tài)信息變化；當(dāng)FPGA模塊2接收到事務(wù)通知后，執(zhí)行步驟二，否則繼續(xù)等待；其中，數(shù)據(jù)包為1394b協(xié)議中規(guī)定的異步傳輸讀寫數(shù)據(jù)包以及等時(shí)傳輸數(shù)據(jù)包；狀態(tài)信息包括總線復(fù)位、仲裁相位、子事務(wù)間隔、循環(huán)開始等信息。步驟二 FPGA模塊2接收1394b物理層芯片3的事務(wù)，F(xiàn)PGA模塊2判斷接收到的事務(wù)是否出現(xiàn)異常，即數(shù)據(jù)包地址、格式、數(shù)據(jù)或校驗(yàn)碼錯(cuò)誤以及1394b光總線狀態(tài)信息不符合正常工作要求，如果出現(xiàn)異常，則執(zhí)行步驟三，否則FPGA模塊2將正常事務(wù)記錄到存儲(chǔ)器I中，并返回步驟一，并等待下一次事務(wù)通知；步驟三FPGA模塊2判斷步驟二中接收到的事務(wù)的類型是數(shù)據(jù)包還是系統(tǒng)狀態(tài)信息，如果是數(shù)據(jù)包則執(zhí)行步驟四，如果是狀態(tài)信息則執(zhí)行步驟五；步驟四FPGA模塊2記錄數(shù)據(jù)包異常，如數(shù)據(jù)包地址、格式、數(shù)據(jù)或校驗(yàn)碼錯(cuò)誤，并將異常數(shù)據(jù)信息打包發(fā)送到1394b光總線上的發(fā)生該錯(cuò)誤的源節(jié)點(diǎn)，通知其糾正該錯(cuò)誤，然后返回步驟一；步驟五FPGA模塊2記錄狀態(tài)信息異常，并將異常狀態(tài)信息打包發(fā)送到相應(yīng)處理單元，然后返回步驟一。如果即不是數(shù)據(jù)包，也不是狀態(tài)信息，則返回步驟一。(從圖2上看還有個(gè)兩個(gè)都不是返回步驟一這樣的標(biāo)記，圖文一致才可以)此外，該總線監(jiān)視器的連接方式十分靈活1394b光總線是一種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)形式，多 個(gè)節(jié)點(diǎn)通過1394b光總線互聯(lián)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都有1394b物理層芯片3，1394b物理層芯片3經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊4的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換后通過光纖能夠連接到其他節(jié)點(diǎn)，1394b光總線有3個(gè)端口，將總線監(jiān)視器的光電轉(zhuǎn)換模塊4的光接口連接到1394b光總線上的任意節(jié)點(diǎn)1394b物理層芯片3上即可將其接入到1394b光總線上，如圖3所示。本發(fā)明提出的1394b光總線的總線監(jiān)視器，由1394b物理層芯片3、FPGA模塊2和光電轉(zhuǎn)換模塊4和存儲(chǔ)器I組成，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低，連接方式靈活，能夠高效地實(shí)現(xiàn)光總線上數(shù)據(jù)和事務(wù)的監(jiān)視和記錄。
權(quán)利要求
1.ー種1394b光總線 的總線監(jiān)視器，其特征在于包括1394b物理層芯片、FPGA模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)器，所述的光電轉(zhuǎn)換模塊通過阻抗匹配實(shí)現(xiàn)光接ロ信號(hào)與1394b物理層芯片的串行電信號(hào)之間的光電轉(zhuǎn)換，總線監(jiān)視器通過光接ロ連接到1394b光總線中；1394b物理層芯片能夠?qū)⒔邮盏降拇须娦盘?hào)解碼，并通過其芯片上的數(shù)據(jù)控制信號(hào)線將1394b光總線上的數(shù)據(jù)包以及狀態(tài)信息傳輸?shù)紽PGA模塊；FPGA模塊將從1394b物理層芯片獲得數(shù)據(jù)包及狀態(tài)信息記錄并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，同時(shí)當(dāng)數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤或1394b光總線上的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)與正常工作狀態(tài)不符時(shí)進(jìn)行處理；存儲(chǔ)器根據(jù)需求記錄1394b光總線上所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包以及節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息。
2.ー種采用權(quán)利要求I總線監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟 步驟ー FPGA模塊等待1394b物理層芯片的事務(wù)通知，當(dāng)FPGA模塊接收到事務(wù)通知后，執(zhí)行步驟ニ，否則繼續(xù)等待； 步驟ニ FPGA模塊接收1394b物理層芯片的事務(wù)，F(xiàn)PGA模塊判斷接收到的事務(wù)是否出現(xiàn)異常，即數(shù)據(jù)包地址、格式、數(shù)據(jù)或校驗(yàn)碼錯(cuò)誤以及1394b光總線狀態(tài)信息不符合正常エ作要求，如果出現(xiàn)異常，則執(zhí)行步驟三，否則FPGA模塊將正常事務(wù)記錄到存儲(chǔ)器中，并返回步驟一，并等待下一次事務(wù)通知； 步驟三FPGA模塊判斷步驟ニ中接收到的事務(wù)的類型是數(shù)據(jù)包還是系統(tǒng)狀態(tài)信息，如果是數(shù)據(jù)包則執(zhí)行步驟四，如果是狀態(tài)信息則執(zhí)行步驟五； 步驟四FPGA模塊記錄數(shù)據(jù)包異常，并將異常數(shù)據(jù)信息打包發(fā)送到1394b光總線上的發(fā)生該錯(cuò)誤的源節(jié)點(diǎn)，通知其糾正該錯(cuò)誤，然后返回步驟ー； 步驟五FPGA模塊記錄狀態(tài)信息異常，并將異常狀態(tài)信息打包發(fā)送到相應(yīng)處理単元，然后返回步驟一；如果即不是數(shù)據(jù)包，也不是狀態(tài)信息，則返回步驟一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種采用權(quán)利要求I總線監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視方法，其特征在于所述的數(shù)據(jù)包為1394b協(xié)議中規(guī)定的異步傳輸讀寫數(shù)據(jù)包以及等時(shí)傳輸數(shù)據(jù)包；所述的狀態(tài)信息包括總線復(fù)位、仲裁相位、子事務(wù)間隔和循環(huán)開始信息。
全文摘要
本發(fā)明提出一種1394b光總線的總線監(jiān)視器及其監(jiān)視方法，屬于1394b光總線技術(shù)領(lǐng)域，總線監(jiān)視器包括1394b物理層芯片、FPGA模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和存儲(chǔ)器，光電轉(zhuǎn)換模塊通過阻抗匹配實(shí)現(xiàn)光接口信號(hào)與1394b物理層芯片的串行電信號(hào)之間的光電轉(zhuǎn)換，總線監(jiān)視器通過光接口連接到1394b光總線中；1394b物理層芯片將接收到的串行電信號(hào)解碼，并將數(shù)據(jù)包以及狀態(tài)信息傳輸?shù)紽PGA模塊；FPGA模塊將數(shù)據(jù)包及狀態(tài)信息記錄并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。本發(fā)明提出的總線監(jiān)視器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，功耗低，體積小?？偩€監(jiān)視器的工作方式可配置，能夠根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)為記錄總線上所有事務(wù)或者僅在數(shù)據(jù)傳輸和節(jié)點(diǎn)狀態(tài)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行記錄。
文檔編號(hào)H04L12/26GK102638306SQ20121009307
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者伊小素, 張春熹, 朱榆涵, 王明, 龍映雪 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)