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1、(10)申请公布号 CN 103049413 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103049413 A *CN103049413A* (21)申请号 201210591085.6 (22)申请日 2012.12.28 G06F 13/38(2006.01) (71)申请人 中国航空工业集团公司第六三一研 究所 地址 710068 陕西省西安市太白北路 156 号 (72)发明人 朱志强 黄韬 孙靖国 李大鹏 (74)专利代理机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人 陈广民 (54) 发明名称 基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方 法 (57) 摘要 。
2、本发明提供一种基于FC与Camlink总线的数 据转换与传输方法， 解决利用 Camlink 总线传输 LVDS 图像数据的子系统之间通过 FC 主干网络进 行数据通信的问题。本发明的方案中， FPGA 逻辑 设计实现LVDS接口采样及发送功能、 FC MAC层接 口功能、 FC数据收/发控制功能， 并通过接口转换 逻辑实现 LVDS 数据缓存、 FC-AE-ASM 协议下的格 式转换及FC消息硬件组帧和重组功能。 本发明配 置灵活， 适用性强， 使用方便。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权。
3、利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 基于 FC 与 Camlink 总线的数据转换与传输方法， 其中， LVDS 图像数据由 Camlink 至 FC 总线数据转换与传输包括以下步骤 ： 1） 通过串口设置需要采集的 LVDS 图像所对应的行数、 列数、 行间隔、 像素时钟等采样 参数以及 FC 发送消息的 D_ID 和 MsgID 值， 配置管理逻辑将参数信息写入 FLASH 存储， 更新 参数设置标志 ； 若无参数设置， 则逻辑内部按照默认参数运行 ； 2） 通过 Camlink 解码芯片将 Camlink 差分信号转换为 LVDS 差分信号， LVDS 。
4、采样接口 接收 LVDS 差分信号， 获取 LVDS 图像数据信息 ； 3） FC 发送管理逻辑判断是否有新的 LVDS 采样参数， 如果有新参数， 则读取新的采用参 数并按照该参数对应的时序进行LVDS数据采样， 若无新参数， 则按照默认的LVDS采样时序 进行采样 ； 4） FC 发送管理逻辑按行进行 LVDS 图像数据采样， 根据 FC 参数完成 FC 消息的硬件组 帧并将数据帧写入 FC 发送缓冲区， 将当前缓冲区状态通知 FC 发送状态模块 ； 5） FC 发送控制逻辑查询发送缓冲区状态 ； 6） 若 FC 发送缓冲区若有待发送的 FC 消息则转步骤 7） ； 若无待发送 FC 消息。
5、则重复步 骤 5） ； 7） FC 发送控制逻辑将当前发送缓冲区中的数据帧送入 FC MAC， 更新发送状态 ； 8） FC 数据帧发送至 FC 网络 ； LVDS 图像数据由 FC 至 Camlink 总线数据转换与传输包括以下步骤 ： 9） 通过串口设置需要发送的 LVDS 图像所对应的行数、 列数、 行间隔、 像素时钟等参数， 配置管理逻辑将参数信息写入FLASH存储,更新参数设置标志 ； 若无设置， 则逻辑按照默认 参数进行 LVDS 数据发送 ； 10） FC 接收状态机响应 MAC 层 FC 数据接收 ； 11） 若接收到 FC 消息， 则转步骤 4） ； 若未接收到 FC 消息，。
6、 则重复步骤 2） ； 12） FC 接收控制逻辑接收 FC 数据帧， 读取 payload 中所包含的 LVDS 图像行数据信息 并写入FC接收缓冲区， 完成FC消息的硬件重组,待整帧LVDS图像信息接收完成后通知FC 接收状态模块 ； 13） LVDS 发送管理逻辑查询 FC 接收缓冲区状态 ； 14） 若 FC 接收缓冲区有整帧 LVDS 图像数据， 则转步骤 7） ； 若 FC 接收缓冲区没有数据， 则重复步骤 5） ； 15） LVDS 发送管理逻辑判断是否有新的 LVDS 图像发送参数， 若有， 则读取 LVDS 图像发 送参数并按照该参数所对应的时序将LVDS信号经LVDS发送接。
7、口发出 ； 若没有新参数， 则按 照默认时序将 LVDS 信号经 LVDS 发送接口发出 ； 16） Camlink 解码芯片将 LVDS 差分信号转换为 Camlink 差分信号， 发送至 Camlink 总 线。 权 利 要 求 书 CN 103049413 A 2 1/5 页 3 基于 FC 与 Camlink 总线的数据转换与传输方法 技术领域 ： 0001 本发明属于计算机通信技术， 涉及通信网络中一种在 FC（光纤通信总线）与 Camlink 两种总线之间基于 FC-AE-ASM 协议实现 LVDS 图像数据实时传输的技术。 背景技术 ： 0002 随着航空技术的不断发展， 新一代。
8、飞机的航电系统正朝着高度综合化的方向发 展。主干通信网络不但要传输命令、 控制、 状态等小数据量信息， 还需要实时传输 LVDS 视频 图像等大数据量的信息。由于 FC 总线具有高带宽、 低延迟、 高可靠和支持交换网络等特点， 因此作为新一代飞机的主干网络， 基于 FC-AE-ASM 协议， 在构建大规模分布式实时系统的 同时能够满足 LVDS 图像等大数据量信息对于网络带宽、 管理、 应用等的较高要求。 0003 LVDS 图像数据由机上的图像采集子系统生成并需要通过 FC 主干网络传输给图像 处理和显示子系统。 在子系统内部， 采用专用于图像传输和显示的Camlink总线， 通过将19 对。
9、 LVDS 差分信号转换为 5 对 Camlink 差分信号， 以实现 LVDS 图像数据的高质量传输。 0004 因此， 要实现图像采集子系统与图像处理及显示子系统间的 LVDS 图像数据传 输， 需要提供一种 FC 总线接口与 Camlink 总线接口之间的数据转换技术， 基于 FC 网络 FC-AE-ASM 协议， 实现 LVDS 图像数据在 FC 与 Camlink 这两种总线之间的实时转换和传输。 发明内容 ： 0005 本发明的目的是提供一种基于FC与Camlink总线的数据转换与传输方法， 解决利 用 Camlink 总线传输 LVDS 图像数据的子系统之间通过 FC 主干网络进。
10、行数据通信的问题。 0006 本发明的技术解决方如下 ： 0007 基于 FC 与 Camlink 总线的数据转换与传输方法， 0008 其中， LVDS 图像数据由 Camlink 至 FC 总线数据转换与传输包括以下步骤 ： 0009 1） 通过串口设置需要采集的 LVDS 图像所对应的行数、 列数、 行间隔、 像素时钟等 采样参数以及 FC 发送消息的 D_ID 和 MsgID 值， 配置管理逻辑将参数信息写入 FLASH 存储， 更新参数设置标志 ； 若无参数设置， 则逻辑内部按照默认参数运行 ； 0010 2） 通过 Camlink 解码芯片将 Camlink 差分信号转换为 LVD。
11、S 差分信号， LVDS 采样 接口接收 LVDS 差分信号， 获取 LVDS 图像数据信息 ； 0011 3） FC 发送管理逻辑判断是否有新的 LVDS 采样参数， 如果有新参数， 则读取新的采 用参数并按照该参数对应的时序进行LVDS数据采样， 若无新参数， 则按照默认的LVDS采样 时序进行采样 ； 0012 4） FC 发送管理逻辑按行进行 LVDS 图像数据采样， 根据 FC 参数完成 FC 消息的硬 件组帧并将数据帧写入 FC 发送缓冲区， 将当前缓冲区状态通知 FC 发送状态模块 ； 0013 5） FC 发送控制逻辑查询发送缓冲区状态 ； 0014 6） 若 FC 发送缓冲区。
12、若有待发送的 FC 消息则转步骤 7） ； 若无待发送 FC 消息则重 复步骤 5） ； 说 明 书 CN 103049413 A 3 2/5 页 4 0015 7） FC 发送控制逻辑将当前发送缓冲区中的数据帧送入 FC MAC， 更新发送状态 ； 0016 8） FC 数据帧发送至 FC 网络 ； 0017 LVDS 图像数据由 FC 至 Camlink 总线数据转换与传输包括以下步骤 ： 0018 9） 通过串口设置需要发送的 LVDS 图像所对应的行数、 列数、 行间隔、 像素时钟等 参数， 配置管理逻辑将参数信息写入 FLASH 存储 , 更新参数设置标志 ； 若无设置， 则逻辑按 。
13、照默认参数进行 LVDS 数据发送 ； 0019 10） FC 接收状态机响应 MAC 层 FC 数据接收 ； 0020 11） 若接收到 FC 消息， 则转步骤 4） ； 若未接收到 FC 消息， 则重复步骤 2） ； 0021 12） FC 接收控制逻辑接收 FC 数据帧， 读取 payload 中所包含的 LVDS 图像行数据 信息并写入 FC 接收缓冲区， 完成 FC 消息的硬件重组 , 待整帧 LVDS 图像信息接收完成后通 知 FC 接收状态模块 ； 0022 13） LVDS 发送管理逻辑查询 FC 接收缓冲区状态 ； 0023 14） 若 FC 接收缓冲区有整帧 LVDS 图像。
14、数据， 则转步骤 7） ； 若 FC 接收缓冲区没有 数据， 则重复步骤 5） ； 0024 15） LVDS 发送管理逻辑判断是否有新的 LVDS 图像发送参数， 若有， 则读取 LVDS 图 像发送参数并按照该参数所对应的时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出 ； 若没有新参数， 则按照默认时序将 LVDS 信号经 LVDS 发送接口发出 ； 0025 16） Camli nk解码芯片将LVDS差分信号转换为Camlink差分信号， 发送至Camlink 总线。 0026 本发明的优点是 ： 0027 专用接口转换功能 ： 本设计为一种全新的接口转换技术， 提供了一种专用的在 FC 总线。
15、接口与 Camlink 总线接口之间基于 FC-AE-ASM 协议完成 LVDS 图像数据转换和实时传 输的实现方法 ； 0028 配置灵活， 适用性强 ： 提供串行接口， 可根据不同的应用配置采集和发送的 LVDS 图像的行数、 列数、 行间隔、 像素时钟以及 FC 帧消息 D_ID 等参数， 可应用于各种处理 LVDS 图像数据的图形图像系统 ； FC 接口基于标准协议进行开发， 可满足与各种符合 FC-AE-ASM 协议的 FC 节点机和 FC 交换机进行通信 ； 0029 使用方便 ： 将 FC 光接口与系统 FC 网络相连， 将 Camlink 总线接口与子系统 Camlink总线相。
16、连， 模块上电即可由硬件实时完成FC与Camlink总线间LVDS图像数据的采 集、 缓存、 硬件组帧、 重组与数据发送工作 ； 0030 功耗低、 体积小 ： 本设计基于 FPGA 进行开发， 因此转换接口模块具有功耗低、 体积 小等特点。 附图说明 0031 图 1 是 FC 与 Camlink 总线间 LVDS 数据转发逻辑结构图 ； 0032 图 2 是 LVDS 信号时序图 ； 0033 图 3 是 LVDS 图像数据由 Camlink 至 FC 总线数据传输流程图 ； 0034 图 4 是 LVDS 图像数据由 FC 至 Camlink 总线数据传输流程图。 说 明 书 CN 10。
17、3049413 A 4 3/5 页 5 具体实施方式 : 0035 本发明的方案中， 接口转换基于 FPGA 设计实现， FPGA 周边配置 Camlink 总线接口 电路、 光电收发器及其他相应外设电路。提供串行接口配置需要接收和发送的 LVDS 图像参 数信息以及 FC 参数信息。Camink 总线接口电路实现 Camlink 总线与 LVDS 总线之间差分电 信号的转换。FPGA 逻辑设计实现 LVDS 接口采样及发送功能、 FC MAC 层接口功能、 FC 数据 收 / 发控制功能， 并通过接口转换逻辑实现 LVDS 数据缓存、 FC-AE-ASM 协议下的格式转换 及 FC 消息硬件。
18、组帧和重组功能。 0036 下面结合附图对实施方式进行具体说明。 0037 首先对 FC 与 Camlink 总线间 LVDS 图像数据转发的逻辑架构及设计实现进行介 绍， 如图1所示 ： 转换接口基于FPGA进行设计， 配合相应外设实现参数设置和数据转发等功 能。 0038 FPGA 外部配置 MAX3232 串口驱动器和 FLASH 存储器， 通过相应的接口控制器和存 储器管理器 IP 核由配置管理逻辑实现参数设置和数据管理功能， 通过参数设置标志表明 是否进行参数设置。通过串行接口， 能够将需要采集的 LVDS 图像参数、 需要发送的 LVDS 图像参数及 FC_MsgID、 FC_D_。
19、ID 等参数进行设置并存储。如图 2 所示， LVDS 图像参数包 括 :LVDS 图像行数 R、 图像列数 C、 行间隔 N、 像素时钟 T 等。 0039 FC 总线接口由光电收发器、 MGT 及 FC IP 核等实现。通过光电收发器实现 FC 电信 号至光信号的转换 ； Serdes 基于 FPGA 的 MGT， 实现 FC 信号的串 / 并转换、 8B/10B 编码、 时 钟恢复以及 CRC 校验等功能 ； 采用 FC MAC 协议 IP 核处理 FC 链路原语信号及原语序列， 实 现对 FC 数据帧的解析和封装。 0040 Camlink解码芯片将5对Camlink差分信号转换为19。
20、对LVDS差分信号， 输入FPGA 的LVDS采样接口， 包括16对数据信号、 1对时钟信号、 1对数据有效信号和1对帧同步信号。 Camlink 编码芯片将 LVDS 发送接口输出的 19 对 LVDS 差分信号转换为 5 对 Camlink 差分信 号， 输出至 Camlink 总线。 0041 LVDS采样接口负责接收LVDS差分信号并将采样数据提交给FC发送管理逻辑。 发 给管理逻辑通过参数设置标志判断是否有新设置参数， 若有则读取当前接收 LVDS 图像的 相关参数， 若没有则采用默认参数， 按照图像参数对应的时序要求对 LVDS 信号进行采样。 基于FC总线FC协议的分段与重组机制。
21、， 通过硬件逻辑， 结合FC消息参数值,对采集到的每 一行 LVDS 图像数据进行组帧 ( 第 1 行图像数据对应当前序列的第 1 个 FC 数据帧第 n 行 图像数据对应第n个FC数据帧)， 并将组织好的FC帧信息写入FC发送缓冲区， 发送缓冲区 采用双缓机制， 缓冲区大小为一个数据帧的长度。组帧规则如下， SOF 字段 ： 若为第一帧， 则 填充 SOFi3 ； 若为后续帧， 则填充 SOFn3。EOF 字段 ： 若为最后一帧， 则填充 EOFtN ； 若为其他 帧， 则填充 EOFnN。Header_2 字段 ： 若为最后一帧， 则填充 0x493A0018， 若为其他帧， 则填充 0x。
22、49320018。Seq_CNT 字段 ： 按照发送对应每一行图像数据的顺序进行填充。Header_5 字 段 ： 根据发送行数所对应的偏移量 行数据长度的结果进行填充。D_ID 字段 ： 填充设置的 D_ID 参数值。可选帧头前 4Byte ： 填写配置的消息 ID 值 FC_MsgID。可选帧头最后 24bit ： 根据图像数据大小填写消息长度 Msg_Length。行数据组帧完成后写入 FC 发送缓冲区， FC 发送管理逻辑将当前缓冲区状态通知 FC 发给状态模块， FC 发送控制逻辑响应发送缓冲区 状态变化， 将当前发送缓冲区中的数据帧取出提交给 FC MAC 并更新发送缓冲区状态。 。
23、说 明 书 CN 103049413 A 5 4/5 页 6 0042 FC 接收控制逻辑负责响应接口状态机并接收 FC 数据帧， 完成接收序列中 FC 消息 的硬件重组工作， 将接收到的 FC 帧所包含的 LVDS 图像行数据信息依次写入 FC 接收缓冲 区， 最终完成整帧 LVDS 图像的拼接。接收缓冲区采用双缓机制， 深度为整幅 LVDS 图像的大 小。硬件重组规则为 ： 根据 FC 消息帧头中的 Seq_CNT 字段判断数据帧在序列中的位置， 并 将数据帧 payload 所包含的 LVDS 图像行数据信息写入接收缓冲区 ； 读取 Header_5 字段获 取偏移量信息， 按照此偏移将。
24、有效数据依次写入接收缓冲区 ； 根据可选帧头最后 24bit 的 长度信息判断整帧 LVDS 图像是否接收完成。待整帧 LVDS 图像接收完成， FC 接收控制逻辑 通知 FC 接收状态模块， LVDS 发送管理逻辑响应 FC 接收缓冲区状态变化， 读取 LVDS 发送图 像参数 （若没有则采用默认参数） ， 从当前FC接收缓冲区中将数据取出并按照相应的发送时 序要求将 LVDS 信号经 LVDS 发送接口发出。 0043 下面对 LVDS 图像数据由 Camlink 至 FC 总线数据传输流程进行介绍， 如图 3 所示 ： 0044 1） 通过串口设置需要采集的 LVDS 图像所对应的行数、。
25、 列数、 行间隔、 像素时钟等 采样参数以及 FC 发送消息的 D_ID 和 MsgID 值， 配置管理逻辑将参数信息写入 FLASH 存储， 更新参数设置标志 ； 若无参数设置， 则逻辑内部按照默认参数运行 ； 0045 2） 通过 Camlink 解码芯片将 Camlink 差分信号转换为 LVDS 差分信号， LVDS 采样 接口接收 LVDS 差分信号， 获取 LVDS 图像数据信息 ； 0046 3） FC 发送管理逻辑判断是否有新的 LVDS 采样参数， 如果有新参数， 则读取新的采 用参数并按照该参数对应的时序进行LVDS数据采样， 若无新参数， 则按照默认的LVDS采样 时序进。
26、行采样 ； 0047 4） FC 发送管理逻辑按行进行 LVDS 图像数据采样， 根据 FC 参数完成 FC 消息的硬 件组帧并将数据帧写入 FC 发送缓冲区， 将当前缓冲区状态通知 FC 发送状态模块 ； 0048 5） FC 发送控制逻辑查询发送缓冲区状态 ； 0049 6） 若 FC 发送缓冲区若有待发送的 FC 消息则转步骤 7） ； 若无待发送 FC 消息则重 复步骤 5） ； 0050 7） FC 发送控制逻辑将当前发送缓冲区中的数据帧送入 FC MAC， 更新发送状态 ； 0051 8） FC 数据帧发送至 FC 网络。 0052 下面对 LVDS 图像数据由 FC 至 Caml。
27、ink 总线数据传输流程进行介绍， 如图 4 所示 ： 0053 1) 通过串口设置需要发送的 LVDS 图像所对应的行数、 列数、 行间隔、 像素时钟等 参数， 配置管理逻辑将参数信息写入 FLASH 存储 , 更新参数设置标志 ； 若无设置， 则逻辑按 照默认参数进行 LVDS 数据发送 ； 0054 2)FC 接收状态机响应 MAC 层 FC 数据接收 ； 0055 3) 若接收到 FC 消息， 则转步骤 4） ； 若未接收到 FC 消息， 则重复步骤 2） ； 0056 4)FC 接收控制逻辑接收 FC 数据帧， 读取 payload 中所包含的 LVDS 图像行数据信 息并写入 FC。
28、 接收缓冲区， 完成 FC 消息的硬件重组 , 待整帧 LVDS 图像信息接收完成后通知 FC 接收状态模块 ； 0057 5)LVDS 发送管理逻辑查询 FC 接收缓冲区状态 ； 0058 6) 若 FC 接收缓冲区有整帧 LVDS 图像数据， 则转步骤 7） ； 若 FC 接收缓冲区没有数 据， 则重复步骤 5） ； 0059 7)LVDS发送管理逻辑判断是否有新的LVDS图像发送参数， 若有， 则读取LVDS图像 说 明 书 CN 103049413 A 6 5/5 页 7 发送参数并按照该参数所对应的时序将LVDS信号经LVDS发送接口发出 ； 若没有新参数， 则 按照默认时序将 LVDS 信号经 LVDS 发送接口发出 ； 0060 8)Camlink 解码芯片将 LVDS 差分信号转换为 Camlink 差分信号， 发送至 Camlink 总线。 说 明 书 CN 103049413 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103049413 A 8 2/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103049413 A 9 3/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103049413 A 10 。