一种实时以太网跨协议传输系统及传输方法与流程

本发明属于数字通信，涉及一种实时以太网跨协议传输系统及传输方法。

背景技术：

1、实时以太网作为新一代标准以太网技术，因其符合标准的以太网架构，具有精准的时间同步和流量调度能力，可以保证多种业务流量的共网高质量传输，兼具技术及成本优势，并可与标准以太网兼容和互通，其高速率和确定性的优势使得实时以太网已逐渐成为现代通信控制领域的优选。

2、在常见的机载系统中，各个终端的信息通讯协议并不统一，存在can、串口和1553b等低速传输协议，使得终端数据如果需要接入到高速的总线网络中，需要进行一次或者多次数据转换，同时，协议种类的多样性导致了中间转化设备的数量和种类增加，扩大了整套机载系统的复杂度，降低了终端数据被其他设备接收的时效性，无法高效且灵活的进行机载控制系统的指令和数据传输。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的是：针对现有机载控制系统的通信需求，提供一种实时以太网跨协议传输系统及传输方法，该方法采用单芯片(包括但不限于fpga、soc、sip等形式)集成设计，以实时以太网为核心网络，多种协议的数据通过协议转化，引入到以实时以太网中，减少不同协议的终端需要通过转换设备的数量和类型，同时可以减少系统集成的网络通讯不稳定的风险及额外适配的工作量；can网络可以通过进行虚拟地址对应，将can节点和以太网节点进行同类化处理，满足can节点可以等效作为网络上的虚拟以太网节点来进行互相通讯。而对于串口和1553b的终端设备；本发明可以将低速网络的终端数据进行封包，以实时以太网的帧格式在核心网络中进行收发。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提供一种实时以太网跨协议传输系统，其包括：包括嵌入式处理器、axi总线、phy控制器、实时以太网模块、串口控制器、1553b控制器、can与以太网协议转换模块；嵌入式处理器通过axi总线对phy控制器、实时以太网模块、串口控制器、1553b控制器、can与以太网协议转换模块做初始化配置，保证各个模块控制器与外部对应的接口通信正常。

5、进一步地，phy控制器完成对芯片外部以太网phy模块的配置，完成对phy的启动及链接工作，使实时以太网模块的mac接口与外部phy建立通信通道。

6、进一步地，实时以太网模块完成时间同步和流量调度功能，完成实时以太网协议的实现及数据的收发功能，对外接口包括gmii、rgmii、smii。

7、进一步地，串口控制器实时响应外部的数据输入及嵌入式处理器的发送指令，完成串口协议的数据解析及数据收发功能。

8、进一步地，1553b控制器实时响应外部的数据输入及嵌入式处理器的发送指令，完成1553b协议的数据解析及数据收发功能。

9、进一步地，can与以太网协议转换模块完成can总线协议与以太网协议的相互转换，完成can协议转实时以太网数据传输功能。

10、本发明还提供一种实时以太网跨协议传输方法，其包括以下步骤：

11、步骤1：初始化

12、嵌入式处理器通过axi总线下发指令，对phy控制器、实时以太网模块、串口控制器、1553b控制器、can与以太网协议转换模块完成初始化配置，保证各个模块控制器与外部对应的接口通信正常；

13、步骤2：建立实时以太网接口通信通道

14、phy控制器对芯片外部以太网phy发送启动链接命令，使实时以太网模块的mac接口与外部phy建立通信通道；

15、步骤3：跨协议数据转换

16、外部串口、1553b、can协议的终端发送数据，数据经过协议转换功能转换为实时以太网数据发送给实时以太网模块；

17、步骤4：完成实时以太网数据发送

18、实时以太网模块通过mac接口将转换后的实时以太网数据发送给外部设备。

19、进一步地，步骤3中，串口协议数据转换的过程为：串口协议数据通过串口控制器接收到嵌入式处理器中，通过嵌入式处理器对相应协议载荷进行解析和重封包，转换为实时以太网数据，通过axi总线发送给实时以太网模块。

20、进一步地，步骤3中，1553b协议数据转换的过程为：1553b协议数据通过1553b控制器接收到嵌入式处理器中，通过嵌入式处理器对相应协议载荷进行解析和重封包，转换为实时以太网数据，通过axi总线发送给实时以太网模块。

21、进一步地，步骤3中，can协议数据转换的过程为：can协议数据通过can与以太网协议转换模块，完成can总线协议与以太网协议的相互转换，转为以太网报文的帧格式。

22、(三)有益效果

23、上述技术方案所提供的实时以太网跨协议传输系统及传输方法，单芯片器件集成，功耗低，满足机载系统的小型化要求；减少了不同协议的终端需要通过转换设备的数量和类型，可以减少系统集成的网络通讯不稳定的风险及额外适配的工作量；提高了终端数据被其他设备接收的时效性；能够高效且灵活的进行控制系统的指令和数据传输。

技术特征：

1.一种实时以太网跨协议传输系统，其特征在于，包括：包括嵌入式处理器、axi总线、phy控制器、实时以太网模块、串口控制器、1553b控制器、can与以太网协议转换模块；嵌入式处理器通过axi总线对phy控制器、实时以太网模块、串口控制器、1553b控制器、can与以太网协议转换模块做初始化配置，保证各个模块控制器与外部对应的接口通信正常。

2.如权利要求1所述的实时以太网跨协议传输系统，其特征在于，phy控制器完成对芯片外部以太网phy模块的配置，完成对phy的启动及链接工作，使实时以太网模块的mac接口与外部phy建立通信通道。

3.如权利要求2所述的实时以太网跨协议传输系统，其特征在于，实时以太网模块完成时间同步和流量调度功能，完成实时以太网协议的实现及数据的收发功能，对外接口包括gmii、rgmii、smii。

4.如权利要求3所述的实时以太网跨协议传输系统，其特征在于，串口控制器实时响应外部的数据输入及嵌入式处理器的发送指令，完成串口协议的数据解析及数据收发功能。

5.如权利要求4所述的实时以太网跨协议传输系统，其特征在于，1553b控制器实时响应外部的数据输入及嵌入式处理器的发送指令，完成1553b协议的数据解析及数据收发功能。

6.如权利要求5所述的实时以太网跨协议传输系统，其特征在于，can与以太网协议转换模块完成can总线协议与以太网协议的相互转换，完成can协议转实时以太网数据传输功能。

7.一种实时以太网跨协议传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的实时以太网跨协议传输方法，其特征在于，步骤3中，串口协议数据转换的过程为：串口协议数据通过串口控制器接收到嵌入式处理器中，通过嵌入式处理器对相应协议载荷进行解析和重封包，转换为实时以太网数据，通过axi总线发送给实时以太网模块。

9.如权利要求8所述的实时以太网跨协议传输方法，其特征在于，步骤3中，1553b协议数据转换的过程为：1553b协议数据通过1553b控制器接收到嵌入式处理器中，通过嵌入式处理器对相应协议载荷进行解析和重封包，转换为实时以太网数据，通过axi总线发送给实时以太网模块。

10.如权利要求9所述的实时以太网跨协议传输方法，其特征在于，步骤3中，can协议数据转换的过程为：can协议数据通过can与以太网协议转换模块，完成can总线协议与以太网协议的相互转换，转为以太网报文的帧格式。

技术总结
本发明公开了一种实时以太网跨协议传输系统，其包括：包括嵌入式处理器、AXI总线、PHY控制器、实时以太网模块、串口控制器、1553B控制器、CAN与以太网协议转换模块；嵌入式处理器通过AXI总线对PHY控制器、实时以太网模块、串口控制器、1553B控制器、CAN与以太网协议转换模块做初始化配置，保证各个模块控制器与外部对应的接口通信正常。本发明单芯片器件集成，功耗低，满足机载系统的小型化要求；减少了不同协议的终端需要通过转换设备的数量和类型，可以减少系统集成的网络通讯不稳定的风险及额外适配的工作量；提高了终端数据被其他设备接收的时效性；能够高效且灵活的进行控制系统的指令和数据传输。

技术研发人员：何全,朱天成,付彦淇,杨硕,商绵友
受保护的技术使用者：天津津航计算技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/2/20