基于光纖通道的IEEE1394光信號傳輸系統設計
摘要:應IEEE1394同光纖通道總線(xiàn)的互聯(lián)需求,設計了一種基于光纖通道的IEEE1394光信號傳輸系統。該系統以基于現場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)設計的協(xié)議映射模塊為核心,實(shí)現了將IEEE1394信號通過(guò)光纖通道進(jìn)行傳輸的功能。仿真結果表明,該系統能達到1.062 5 Gb/s的工作速率。
關(guān)鍵詞:光纖通道;IEEE1394;FPGA;協(xié)議轉映射
航空電子系統經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,正在經(jīng)歷從模擬化向數字化系統的轉變,逐步跨入第4代航空電子系統,其主要特點(diǎn)就是在第3代基礎上,以高速大容量的信息交換為基礎,從綜合化向高度綜合化發(fā)展,實(shí)現資源共享與數據融合,其任務(wù)劃分、模塊分配和作業(yè)調度,都依賴(lài)于數據網(wǎng)絡(luò )系統的性能,這些性能包括網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、傳輸帶寬、可靠性及數據延遲性能等。因此,未來(lái)先進(jìn)航空電子系統中各站點(diǎn)之間的數據流將更為復雜,包括射頻、視頻等大流量數據,有的節點(diǎn)速率需求將超過(guò)1 Gb/s,而現有的低速數據總線(xiàn)很難滿(mǎn)足如此高速的數據傳輸要求。
美國國家標準委員會(huì )于1988年開(kāi)始制定的光纖通道(Fiber Channel,FC)是一種高速串行總線(xiàn)協(xié)議,不僅具有高帶寬、高可靠性、低延時(shí)、傳輸距離遠、拓撲靈活的優(yōu)點(diǎn),而且支持多種上層傳輸協(xié)議。光纖通道的這一優(yōu)點(diǎn)使得在同一物理接口上運行多種上層通道標準和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議成為可能。目前已經(jīng)實(shí)現的ML-STD-1553到光纖通道協(xié)議的映射,以及ML-STD-1553遠程終端器件與光纖通道互聯(lián)方案的系統綜合,為未來(lái)航空電子系統中不同總線(xiàn)的互連提供了一條新的途徑,使得系統在保留傳統網(wǎng)絡(luò )拓撲和協(xié)議的同時(shí),獲得光纖通道所提供的高帶寬服務(wù)。
基于此設計思想,本文提出了一種IEEE1394到光纖通道傳輸協(xié)議的映射方案,在此工作基礎上,利用現場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA),對所提出的協(xié)議映射方案進(jìn)行了硬件設計與實(shí)現,設計了一個(gè)基于FC的IEEE1394光信號傳輸系統。
1 IEEE1394到光纖通道的協(xié)議映射
首先簡(jiǎn)要介紹本文提出的一種IEEE1394到光纖通道傳輸協(xié)議的映射方案,更詳細的說(shuō)明可參考文獻。所提協(xié)議映射方案的基本思想是:在IEEE1394到FC數據包的映射過(guò)程中,保留FC原來(lái)的幀格式形式,將FC幀頭部分中源節點(diǎn)和目的節點(diǎn)的地址分別映射為IEEE1394源節點(diǎn)和目的節點(diǎn)的地址,并將IEEE1394數據包中除了數據域外的其他信息映射到FC的64 Byte可選幀頭上,數據域的信息映射到FC的有效數據區。此外,由于FC一個(gè)數據幀的有效數據區長(cháng)度只有2 048 Byte,而在通道傳輸速率大于200 Mb/s,IEEE1394的等時(shí)數據包或傳輸速率大于400 Mb /s時(shí),異步數據包的最大有效長(cháng)度將超出FC有效數據區的大小。因此,當IEEE1394數據包的長(cháng)度超出了FC有效數據區長(cháng)度時(shí),應該將該數據包映射成一個(gè)連續的FC數據幀序列。下面以IEEE1394異步數據包到FC數據幀的映射為例,說(shuō)明兩種協(xié)議的映射過(guò)程。
IEEE1394異步數據包及FC數據幀格式如圖1,圖2所示。圖3為IEEE1394數據幀到光纖通道幀格式映射關(guān)系。
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