差分spi信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置。以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置耦接于計(jì)算機(jī)與收發(fā)裝置之間，以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置包括：FPGA芯片，與FPGA芯片的第一接口連接的接收第一差分SPI信號的第一接口芯片，與FPGA芯片的第二接口連接的輸出第二差分SPI信號的第二接口芯片，與FPGA芯片的第三接口連接的接收第三差分SPI信號的第三接口芯片，與FPGA芯片的第四接口連接的接收第四差分SPI信號的第四接口芯片，與FPGA芯片的電源接口連接的直流電源，與FPGA芯片的第五接口連接的單片機(jī)，與FPGA芯片的第六接口及單片機(jī)連接的以太網(wǎng)接口芯片，耦接于計(jì)算機(jī)與以太網(wǎng)接口芯片之間的以太網(wǎng)接口變壓器。本實(shí)用新型能夠解決無人機(jī)的地面測控站的網(wǎng)絡(luò)傳輸中的障礙。
【專利說明】差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及接口通信領(lǐng)域，特別是一種差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛飛機(jī)(Unmanned Aerial Vehicle,簡稱UAV)又被稱為空中機(jī)器人，是一種由無線電遙控操縱或自主程序控制、無人駕駛的一種可重復(fù)使用的航空器。它裝有自動駕駛控制系統(tǒng)、遙控與遙測系統(tǒng)、自動導(dǎo)航系統(tǒng)、自動著陸系統(tǒng)等，通過這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制飛行。
[0003]地面測控站是連接地面導(dǎo)航站和無人機(jī)自動駕駛儀的重要環(huán)節(jié)，在整個系統(tǒng)中起著服務(wù)器的作用。無人機(jī)姿態(tài)等信息由自動駕駛儀通過無線電數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到地面的收發(fā)裝置，再通過串口傳送到地面測控站。地面測控站實(shí)時(shí)處理接收到的信息并進(jìn)行顯示。同時(shí)地面操縱人員通過收發(fā)裝置向無人機(jī)上傳遙控指令，引導(dǎo)無人機(jī)按照預(yù)定航路完成飛行任務(wù)。上傳的指令不僅包括來自地面測控站的飛行開關(guān)量、注入數(shù)據(jù)和飛行指令等，而且包括來自地面導(dǎo)航站的航跡規(guī)劃指令等。
[0004]目前無線電數(shù)據(jù)鏈路通常都具備視頻傳輸能力，地面測控站必須用軟件對無人機(jī)發(fā)回的視頻進(jìn)行處理，比如圖像解碼、目標(biāo)的跟蹤、圖像拼接以及圖像去抖等，而這些軟件通常運(yùn)行在一臺加固計(jì)算機(jī)上，這就需要把收發(fā)裝置接收到的信號傳輸?shù)郊庸逃?jì)算機(jī)上。然而，加固筆記本只能接受以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，因此，收發(fā)裝置接收到的信號必須轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號才能傳輸?shù)郊庸逃?jì)算機(jī)上，所以目前的無人機(jī)的地面測控站的網(wǎng)絡(luò)傳輸存在障礙。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置，能夠解決無人機(jī)的地面測控站的網(wǎng)絡(luò)傳輸中的障礙。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置，所述以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置耦接于計(jì)算機(jī)與收發(fā)裝置之間，所述以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置包括:現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片，與所述FPGA芯片的第一接口連接的從所述收發(fā)裝置接收第一差分串行外設(shè)接口 SPI信號的第一接口芯片，與所述FPGA芯片的第二接口連接的向所述收發(fā)裝置輸出第二差分SPI信號的第二接口芯片，與所述FPGA芯片的第三接口連接的從所述收發(fā)裝置接收第三差分SPI信號的第三接口芯片，與所述FPGA芯片的第四接口連接的從所述收發(fā)裝置接收第四差分SPI信號的第四接口芯片，與所述FPGA芯片的電源接口連接的直流電源，與所述FPGA芯片的第五接口連接的進(jìn)行協(xié)議配置的單片機(jī)，與所述FPGA芯片的第六接口及所述單片機(jī)連接的將SPI信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號或?qū)⒁蕴W(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成SPI信號的以太網(wǎng)接口芯片，耦接于所述計(jì)算機(jī)與所述以太網(wǎng)接口芯片之間的對以太網(wǎng)信號進(jìn)行變壓的以太網(wǎng)接口變壓器。
[0007]優(yōu)選地，所述直流電源的直流電壓為5.5伏。
[0008]優(yōu)選地，所述FPGA芯片內(nèi)具有對以太網(wǎng)信號進(jìn)行緩存的先入先出隊(duì)列FIFO存儲器，所述以太網(wǎng)接口芯片通過第六接口連接所述FPGA芯片中的FIFO存儲器。
[0009]優(yōu)選地，所述第一差分SPI信號為幅值相同、相位相反的時(shí)鐘信號，所述第二差分SPI信號為幅值相同、相位相反的數(shù)據(jù)輸出信號，所述第三差分SPI信號為幅值相同、相位相反的數(shù)據(jù)輸入信號，所述第四差分SPI信號為幅值相同、相位相反的使能信號。
[0010]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是:通過FPGA芯片、單片機(jī)以及以太網(wǎng)接口芯片的相互配合，能夠解決無人機(jī)的地面測控站的網(wǎng)絡(luò)傳輸中的障礙，具備良好的抗干擾性能，而且傳輸速率較高，在復(fù)雜電磁環(huán)境可以保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置的硬件原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作詳細(xì)的說明。
[0013]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0014]如圖1所示，是本實(shí)用新型實(shí)施例的差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置的硬件原理框圖。本實(shí)施例的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置耦接于計(jì)算機(jī)與收發(fā)裝置之間。收發(fā)裝置是地面測控站中的設(shè)備，用于從無線電數(shù)據(jù)鏈路接收差分SPI (Serial Peripheral Interface,串行外設(shè)接口)。計(jì)算機(jī)上運(yùn)行有軟件，這些軟件用于執(zhí)行圖像解碼、目標(biāo)的跟蹤、圖像拼接以及圖像去抖等操作。
[0015]以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置包括:FPGA(Field —Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)芯片，與FPGA芯片的第一接口 Pl連接的從收發(fā)裝置接收第一差分SPI信號的第一接口芯片，與FPGA芯片的第二接口 P2連接的向收發(fā)裝置輸出第二差分SPI信號的第二接口芯片，與FPGA芯片的第三接口 P3連接的從收發(fā)裝置接收第三差分SPI信號的第三接口芯片，與FPGA芯片的第四接口 P4連接的從收發(fā)裝置接收第四差分SPI信號的第四接口芯片，與FPGA芯片的電源接口 S連接的直流電源，與FPGA芯片的第五接口 P5連接的進(jìn)行協(xié)議配置的單片機(jī)，與FPGA芯片的第六接口 P6及單片機(jī)連接的將SPI信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號或?qū)⒁蕴W(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成SPI信號的以太網(wǎng)接口芯片，耦接于計(jì)算機(jī)與以太網(wǎng)接口芯片之間的對以太網(wǎng)信號進(jìn)行變壓的以太網(wǎng)接口變壓器。可選地，直流電源的直流電壓為5.5伏。
[0016]在本實(shí)施例中，F(xiàn)PGA芯片內(nèi)具有對以太網(wǎng)信號進(jìn)行緩存的FIF0(First InputFirst Output，先入先出隊(duì)列)存儲器，以太網(wǎng)接口芯片通過第六接口 P6連接FPGA芯片中的FIFO存儲器。
[0017]收發(fā)裝置接收或發(fā)送的差分SPI信號包括多種信號。具體地，第一差分SPI信號為幅值相同、相位相反的時(shí)鐘信號，即MSCK+和MSCK-信號。第二差分SPI信號為幅值相同、相位相反的數(shù)據(jù)輸出信號，即MOSI+和MOS1-信號。第三差分SPI信號為幅值相同、相位相反的數(shù)據(jù)輸入信號，即MISO+和MISO-信號。第四差分SPI信號為幅值相同、相位相反的使能信號，即MSEN+和MSEN-信號。
[0018]本實(shí)施例的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，F(xiàn)PGA芯片主要用于接收差分SPI信號并將差分SPI信號合并為SPI信號以及向FIFO存儲器發(fā)送接收到的SPI信號。單片機(jī)主要完成對以太網(wǎng)接口芯片進(jìn)行協(xié)議配置，配置的協(xié)議主要有TCP (Transmiss1n ControlProtocol,傳輸控制協(xié)議)，UPD(User Datagram Protocol,用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)等協(xié)議。此夕卜，單片機(jī)還進(jìn)行服務(wù)器的建立和監(jiān)聽以及連接斷開后重新監(jiān)聽等工作。以太網(wǎng)接口芯片按照FIFO的傳輸方式從FIFO存儲器讀取SPI信號，并將SPI信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號。然后單片機(jī)控制以太網(wǎng)接口芯片將以太網(wǎng)信號按照所配置的協(xié)議進(jìn)行發(fā)送，以太網(wǎng)接口變壓器將以太網(wǎng)接口芯片發(fā)送的以太網(wǎng)信號進(jìn)行變壓處理，以適合計(jì)算機(jī)接收。同樣地，計(jì)算機(jī)發(fā)出的以太網(wǎng)信號經(jīng)過以太網(wǎng)接口變壓器變壓處理后發(fā)送至以太網(wǎng)接口芯片，以太網(wǎng)接口芯片將以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成SPI信號，F(xiàn)PGA將SPI信號以差分方式向收發(fā)裝置輸出差分SPI信號。
[0019]通過以太網(wǎng)接口芯片將SPI信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號或?qū)⒁蕴W(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成SPI信號，能夠解決無人機(jī)的地面測控站的網(wǎng)絡(luò)傳輸中的障礙，同時(shí)通過FPGA接收差分SPI信號，傳輸速率較高，經(jīng)過驗(yàn)證，實(shí)際傳輸數(shù)據(jù)率能到1Mbps以上，并且采用差分SPI信號的傳輸方式，可以具備良好的抗干擾性能，在復(fù)雜電磁環(huán)境可以保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。
[0020]本實(shí)施例的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置可以對FPGA芯片的接口進(jìn)行擴(kuò)展，使得以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置可以最多支持7個收發(fā)裝置同時(shí)對遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理。
[0021]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種差分SPI信號的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置耦接于計(jì)算機(jī)與收發(fā)裝置之間，所述以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置包括:現(xiàn)場可編程門陣列FPGA芯片，與所述FPGA芯片的第一接口連接的從所述收發(fā)裝置接收第一差分串行外設(shè)接口 SPI信號的第一接口芯片，與所述FPGA芯片的第二接口連接的向所述收發(fā)裝置輸出第二差分SPI信號的第二接口芯片，與所述FPGA芯片的第三接口連接的從所述收發(fā)裝置接收第三差分SPI信號的第三接口芯片，與所述FPGA芯片的第四接口連接的從所述收發(fā)裝置接收第四差分SPI信號的第四接口芯片，與所述FPGA芯片的電源接口連接的直流電源，與所述FPGA芯片的第五接口連接的進(jìn)行協(xié)議配置的單片機(jī)，與所述FPGA芯片的第六接口及所述單片機(jī)連接的將SPI信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號或?qū)⒁蕴W(wǎng)信號轉(zhuǎn)換成SPI信號的以太網(wǎng)接口芯片，耦接于所述計(jì)算機(jī)與所述以太網(wǎng)接口芯片之間的對以太網(wǎng)信號進(jìn)行變壓的以太網(wǎng)接口變壓器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述直流電源的直流電壓為5.5伏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述FPGA芯片內(nèi)具有對以太網(wǎng)信號進(jìn)行緩存的先入先出隊(duì)列FIFO存儲器，所述以太網(wǎng)接口芯片通過第六接口連接所述FPGA芯片中的FIFO存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述第一差分SPI信號為幅值相同、相位相反的時(shí)鐘信號，所述第二差分SPI信號為幅值相同、相位相反的數(shù)據(jù)輸出信號，所述第三差分SPI信號為幅值相同、相位相反的數(shù)據(jù)輸入信號，所述第四差分SPI信號為幅值相同、相位相反的使能信號。
【文檔編號】H04L29/10GK204089891SQ201420553502
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】劉光倫, 陳玲玲, 蒲剛 申請人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司