基于DM642的實(shí)時(shí)多協(xié)議轉換器設計

摘要：為了解決虛擬試驗系統中具有不同總線(xiàn)類(lèi)型的各實(shí)物子系統互聯(lián)的實(shí)時(shí)性問(wèn)題，設計了一種多協(xié)議轉換器。按協(xié)議高低優(yōu)先級分配軟硬件資源，硬件設計采用DM642+FPGA的結構，使用FPGA實(shí)時(shí)匹配高優(yōu)先級協(xié)議，并對DM642分類(lèi)返回不同中斷信息；軟件設計時(shí)，按地址分塊存儲協(xié)議以提高的協(xié)議的查找效率，并根據DSP／BIOS中各類(lèi)線(xiàn)程的特點(diǎn)，合理分配任務(wù)并分類(lèi)觸發(fā)不同任務(wù)，以加快數據處理速度并保證高優(yōu)先級協(xié)議實(shí)時(shí)性。
關(guān)鍵詞：多協(xié)議轉換器；實(shí)時(shí)性；DM642；DSP／BIOS

0 引言
在虛擬試驗系統中，需要將不同總線(xiàn)類(lèi)型和不同傳輸協(xié)議的各實(shí)物子系統進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)物設備子系統常采用1553B，ARINC429，RS 232等總線(xiàn)，協(xié)議轉換的實(shí)時(shí)性對整個(gè)虛擬試驗系統試驗結果的真實(shí)性具有重要的影響，因此設計了基于DM642的實(shí)時(shí)多協(xié)議轉換器。
協(xié)議轉換方法有過(guò)程控制級轉換和現場(chǎng)設備級實(shí)現。OPC(OLE for Process Control)為最常用控制級轉換方法，所有的工作全部在上位機中由軟件完成，簡(jiǎn)單方便，但總線(xiàn)系統中節點(diǎn)間的通信較慢，實(shí)時(shí)性較差。采用現場(chǎng)設備級轉換方法的協(xié)議，如Profibus，DeviceNet等，需專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)軟硬件，但可以實(shí)現差異較大協(xié)議總線(xiàn)間的轉換，可以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。曾翠榮等采用現場(chǎng)設備級轉換方法，設計出通用報文格式和地址分配方法，簡(jiǎn)單明了，但不同總線(xiàn)協(xié)議間的轉換必須借助于上位機和網(wǎng)絡(luò )，僅滿(mǎn)足傳輸延時(shí)小于20 ms。本文借鑒現場(chǎng)設備級轉換方法，設計了一種高實(shí)時(shí)多協(xié)議的轉換器。設計中，采用C6000系列高速DSP，將協(xié)議分為高低優(yōu)先級，采用FPGA實(shí)時(shí)識別高優(yōu)先級協(xié)議，按地址塊存儲協(xié)議描述信息，使用了DSP／BIOS提供的不同類(lèi)型線(xiàn)程，并采用觸發(fā)不同消息的方法跳轉線(xiàn)程，有效地保證了實(shí)時(shí)性。

1 協(xié)議傳輸格式及描述方法
虛擬試驗系統中不同總線(xiàn)上傳輸的數據流通常按如圖1所示的方式傳輸，一幀數據由幀頭、數據長(cháng)度、數據體、幀尾、數據校驗等組成，幀頭標志不同協(xié)議，幀尾或幀長(cháng)標志該幀數據流的長(cháng)度，幀頭和幀尾可以是1個(gè)、2個(gè)或者4個(gè)數據字，數據體由多個(gè)數據字組成。但協(xié)議以數據元素作為基本單位進(jìn)行編解碼，數據元素由一個(gè)或多個(gè)數據字組成，有具體的物理含義，可以表示一個(gè)具體的物理量，也可以按位表示多個(gè)不同的工作狀態(tài)。協(xié)議解碼時(shí)，先根據幀頭識別出協(xié)議類(lèi)型，然后根據數據長(cháng)度或幀尾提取出數據體，再按協(xié)議提取出數據元素，將數據元素乘以或加上特定系數轉換為具體物理意義數據，或提取出每一狀態(tài)位；編碼過(guò)程為解碼的逆過(guò)程。

為便于協(xié)議的識別、編解碼，建立由數據幀、數據元素、數據位三級描述結構體組成的協(xié)議描述表，各級協(xié)議描述結構體所描述的信息如圖2所示。