一種基于fpga的arinc818總線分析與測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的ARINC818總線分析與測(cè)試裝置，其主要應(yīng)用于航空數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)ARINC818總線設(shè)備的仿真測(cè)試和調(diào)試分析。
【背景技術(shù)】
[0002]ARINCS18 作為新一代航空數(shù)字視頻總線(Av1nics Digital Video Bus, ADVB)標(biāo)準(zhǔn)，基于FC_AV(Fibre Channel-Aud1 Video)協(xié)議制定，可以映射于光纖通道，繼承了FC-AV協(xié)議的高分辨率、高可靠性、低延遲和抗電磁干擾性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，滿足了航空系統(tǒng)中高速實(shí)時(shí)無壓縮視頻的傳輸需求。
[0003]目前國(guó)內(nèi)支持ARINC818標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備研制所需仿真測(cè)試、調(diào)試分析、維護(hù)保障等配套方案嚴(yán)重缺失，只能依賴國(guó)外昂貴、功能復(fù)雜且冗余的商用光纖通道(FC)協(xié)議分析設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:針對(duì)ARINC818總線產(chǎn)品的協(xié)議符合性和可靠性需求，如何基于FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)ARINC 818總線的分析與測(cè)試功能，為設(shè)計(jì)生產(chǎn)ARINC818總線產(chǎn)品提供了有效的仿真測(cè)試、調(diào)試分析工具。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于FPGA的ARINC818總線分析與測(cè)試方法，其基于ARINC818總線分析與測(cè)試裝置來實(shí)施，所述裝置用于實(shí)現(xiàn)對(duì)ARINC 818總線的分析與測(cè)試功能，包括對(duì)ARINC 818總線的采集分析功能和模擬滿足ARINC 818總線標(biāo)準(zhǔn)的激勵(lì)源功能；
[0008]具體而言，所述ARINC818總線分析與測(cè)試裝置包括:PCIe總線控制模塊、激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊、ARINC818組幀模塊、ARINC818幀解析模塊、狀態(tài)控制與存儲(chǔ)模塊、原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、協(xié)議參數(shù)注入模塊、激勵(lì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊及光電轉(zhuǎn)換模塊，結(jié)合大容量存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)對(duì)ARINC 818總線的采集分析功能和模擬滿足ARINC818總線標(biāo)準(zhǔn)的激勵(lì)源功能；
[0009]其中，所述的ARINC 818總線的采集分析功能由PCIe總線控制模塊、激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊、高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊、ARINC818幀解析模塊、狀態(tài)控制與存儲(chǔ)模塊、原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊來實(shí)現(xiàn)；其中，ARINC818幀解析模塊是數(shù)據(jù)分析處理的核心；狀態(tài)控制與存儲(chǔ)模塊由鏈路狀態(tài)寄存器、采集控制寄存器組成；原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊控制大容量存儲(chǔ)單元分別存儲(chǔ)原始并行數(shù)據(jù)、容器頭和幀頭、載荷數(shù)據(jù)；
[0010]所述模擬滿足ARINC 818總線標(biāo)準(zhǔn)的FC激勵(lì)源功能由PCIe總線控制模塊、激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊、協(xié)議參數(shù)注入模塊、激勵(lì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、ARINC818組幀模塊、高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊來實(shí)現(xiàn)；其中ARINC818組幀模塊作為協(xié)議處理的核心由同步控制單元、數(shù)據(jù)緩存FIFO、ARINC818組幀狀態(tài)機(jī)組成；
[0011 ] 所述基于FPGA的ARINC818總線分析與測(cè)試方法包括如下過程:
[0012](I)實(shí)現(xiàn)ARINC 818總線的采集分析功能的過程如下:
[0013]步驟S1:映射于光纖通道上的ARINC818總線數(shù)據(jù)通過光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成高速差分串行信號(hào)，經(jīng)過高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊進(jìn)行解串和8B/10B解碼處理得到原始并行數(shù)據(jù)流；
[0014]步驟S2:ARINC818幀解析模塊對(duì)原始并行數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，從檢測(cè)ARINC818協(xié)議幀SOF原語開始，依次完成幀頭和容器頭的解析、載荷數(shù)據(jù)的恢復(fù)、CRC校驗(yàn)操作；狀態(tài)控制與存儲(chǔ)模塊根據(jù)采集控制寄存器中的指令結(jié)合ARINC818幀解析模塊的實(shí)時(shí)處理結(jié)果，置位相應(yīng)的鏈路狀態(tài)寄存器并給出控制指令以保證對(duì)ARINC818總線故障情況的有效分析，典型故障處理包括:①當(dāng)檢測(cè)到8B/10B解碼錯(cuò)誤時(shí)，置位鏈路狀態(tài)寄存器中8B/10B解碼錯(cuò)誤位并復(fù)位高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊，同時(shí)控制原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊停止存儲(chǔ)記錄；②當(dāng)檢測(cè)到鏈路失同步時(shí)，控制原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊立即停止記錄，置位鏈路狀態(tài)寄存器中丟失同步位并復(fù)位ARINC818幀解析模塊等待重新獲取鏈路同步直至下一個(gè)SOFi到來；③當(dāng)檢測(cè)到CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤時(shí)，置位鏈路狀態(tài)寄存器中CRC錯(cuò)誤位，控制原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保持原始并行數(shù)據(jù)、容器頭和幀頭數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄，不存儲(chǔ)記錄載荷數(shù)據(jù)當(dāng)檢測(cè)到EOF錯(cuò)誤，只置位鏈路狀態(tài)寄存器中EOF錯(cuò)誤位；
[0015]步驟S3:激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊實(shí)現(xiàn)緩存鏈路狀態(tài)寄存器和采集控制寄存器中內(nèi)存，原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊同步控制原始并行數(shù)據(jù)、容器頭和幀頭、載荷數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；
[0016]步驟S4:通過PCIe總線控制模塊將激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊中采集分析功能相關(guān)寄存器、原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中各個(gè)數(shù)據(jù)塊分別傳輸至上位機(jī)，在上位機(jī)中采集和分析的狀態(tài)信息和原始數(shù)據(jù)同步顯示，并以文件的形式完成存盤；
[0017](2)實(shí)現(xiàn)模擬滿足ARINC818標(biāo)準(zhǔn)的FC激勵(lì)源功能的過程如下:
[0018]步驟Tl:功能實(shí)現(xiàn)過程與ARINC818總線采集分析過程相逆，上位機(jī)設(shè)定的ARINC818協(xié)議參數(shù)由PCIe總線控制模塊傳輸?shù)郊?lì)注入與狀態(tài)控制模塊中，通過協(xié)議參數(shù)注入模塊提取模擬激勵(lì)源功能所需的系統(tǒng)配置參數(shù)，上位機(jī)選定的模擬載荷數(shù)據(jù)則通過PCIe總線控制模塊直接傳輸?shù)郊?lì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中，供ARINC818組幀模塊使用；
[0019]步驟T2:同步控制單元根據(jù)ARINC818協(xié)議參數(shù)的設(shè)定值，生成同步時(shí)序控制信號(hào)，ARINC818組幀狀態(tài)機(jī)依次將ADVB幀頭、容器頭和輔助數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)緩存FIFO讀取的載荷數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)計(jì)算得到的CRC校驗(yàn)值組合到S0F、E0F之間構(gòu)成完整的ARINC818數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)流；
[0020]步驟T3:ARINC818數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)流通過高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊得到高速差分串行信號(hào)，再由光電轉(zhuǎn)換模塊映射于光纖通道上，最終實(shí)現(xiàn)符合ARINC818標(biāo)準(zhǔn)的FC激勵(lì)源的模擬。
[0021](三)有益效果
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0023](I)本發(fā)明可根據(jù)接口控制協(xié)議輸出滿足ARINC818標(biāo)準(zhǔn)的FC視頻流，作為ARINC818總線接收產(chǎn)品的測(cè)試源。
[0024](2)本發(fā)明可接收并存儲(chǔ)FC中ARINC818視頻流，實(shí)現(xiàn)對(duì)ARINC 818總線接口的視頻傳輸產(chǎn)品的協(xié)議符合性分析。
[0025](3)本發(fā)明利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)協(xié)議處理主要邏輯的實(shí)體化，具有硬件簡(jiǎn)單，集成度高，成本低，可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0026]圖1為總體邏輯功能和具體實(shí)現(xiàn)示意圖。
[0027]圖2為ARINC818總線采集分析原理示意圖。
[0028]圖3為ARINC818幀解析流程示意圖。
[0029]圖4為ARINC818總線激勵(lì)原理示意圖。
[0030]圖5為ARINC818組幀狀態(tài)機(jī)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0032]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，如圖1-圖5，本發(fā)明提供一種基于FPGA的ARINC818總線分析與測(cè)試方法，其基于ARINC818總線分析與測(cè)試裝置來實(shí)施，所述裝置采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)結(jié)合電源時(shí)鐘復(fù)位邏輯、大容量存儲(chǔ)單元、光電轉(zhuǎn)換邏輯等，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)ARINC 818總線的分析與測(cè)試功能，包括對(duì)ARINC 818總線的采集分析功能和模擬滿足ARINC 818總線標(biāo)準(zhǔn)的激勵(lì)源功能；
[0033]具體而言，所述ARINC818總線分析與測(cè)試裝置包括:PCIe總線控制模塊、激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊、ARINC818組幀模塊、ARINC818幀解析模塊、狀態(tài)控制與存儲(chǔ)模塊、原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、協(xié)議參數(shù)注入模塊、激勵(lì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊及光電轉(zhuǎn)換模塊，結(jié)合大容量存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)對(duì)ARINC 818總線的采集分析功能和模擬滿足ARINC818總線標(biāo)準(zhǔn)的激勵(lì)源功能；
[0034]其中，所述的ARINC 818總線的采集分析功能由PCIe總線控制模塊、激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊、高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊、ARINC818幀解析模塊、狀態(tài)控制與存儲(chǔ)模塊、原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊來實(shí)現(xiàn)；其中，ARINC818幀解析模塊是數(shù)據(jù)分析處理的核心；狀態(tài)控制與存儲(chǔ)模塊由鏈路狀態(tài)寄存器、采集控制寄存器組成；原始并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊控制大容量存儲(chǔ)單元分別存儲(chǔ)原始并行數(shù)據(jù)、容器頭和幀頭、載荷數(shù)據(jù)；
[0035]所述模擬滿足ARINC 818總線標(biāo)準(zhǔn)的FC激勵(lì)源功能由PCIe總線控制模塊、激勵(lì)注入與狀態(tài)控制模塊、協(xié)議參數(shù)注入模塊、激勵(lì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、ARINC818組幀模塊、高速串行收發(fā)與8B/10B編解碼模塊來實(shí)現(xiàn)；其中ARINC818組幀模塊作為協(xié)議處理的核心主要由同步控制單元、數(shù)據(jù)緩存FIF0、ARINC818組幀狀態(tài)機(jī)組成；
[0036]如圖1所示，所述基于FPGA的ARINC818總線分析與測(cè)試方法包括如下過程:
[0037](1)實(shí)現(xiàn)ARINC 818