基于光纖通信的多通道io同步控制系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業控制領域，特別涉及一種基于光纖通信的多通道1同步控制系統及方法。
【背景技術】
[0002]在雷達信號處理、圖像處理和移動通信等領域，完成任何一個信號的采集、處理、存儲、控制及回放，都需要多個系統或設備間進行相關的數據傳輸、交換、同步等操作，目前，一般采用PLC控制系統來實現1同步控制，但是采用PLC控制系統進行1同步控制時，1同步控制的精度不高，并且在工業領域，控制系統一般會受到空間輻射、外引線、內部電磁這三種信號的干擾，由于PLC同步控制系統一般通過屏蔽電纜進行連接，因此對電磁輻射的屏蔽效果不好，抗干擾能力較弱。
【發明內容】
[0003]【要解決的技術問題】
[0004]本發明的目的是提供一種基于光纖通信的多通道1同步控制系統及方法，以解決工業領域中，目前的1同步控制系統同步精度不高以及抗干擾能力較弱的問題。
[0005]【技術方案】
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的。
[0007]本發明首先涉及一種基于光纖通信的多通道1同步控制系統，包括控制端、分發模塊和至少一個1控制模塊，所述控制端與分發模塊通信連接，
[0008]所述分發模塊包括第一 FPGA單元和至少一個第一光纖端口，所述第一光纖端口與第一 FPGA單元連接，其包括用于同步時鐘信號輸出的第一光纖收發模塊和用于數據收發的第二光纖收發模塊；
[0009]所述1控制模塊包括第二 FPGA單元、數據接口、第二光纖端口，所述數據接口、第二光纖端口均與第二 FPGA單元連接，所述第二光纖端口包括用于同步時鐘信號接收的第三光纖收發模塊和用于數據收發的第四光纖收發模塊；
[0010]所述第一光纖端口的第一光纖收發模塊與第二光纖端口的第三光纖收發模塊通過第一光纖連接，所述第一光纖端口的第二光纖收發模塊與第二光纖端口的第四光纖收發模塊通過第二光纖連接。
[0011]作為一種優選的實施方式，所述分發模塊的第一 FPGA單元包括同步時鐘子單元和數據轉發子單元，
[0012]所述同步時鐘子單元被配置成:生成同步時鐘信號并將該同步時鐘信號發送至1控制模塊，
[0013]所述數據轉發子單元被配置成:接收控制端發送的數據包，根據數據包中的端口號將該數據包轉發至與端口號對應的第一光纖端口連接的1控制模塊，所述數據包至少包括端口號、時間間隔信息和1控制信息；
[0014]接收1控制模塊發送的時間間隔信息和1控制信息并將接收到的時間間隔信息和1控制信息以及接收該時間間隔信息和1控制信息的第一光纖端口的端口號轉發至控制端。
[0015]作為另一種優選的實施方式，所述1控制模塊還包括與第二 FPGA單元連接的存儲單元，所述第二 FPGA單元被配置成:
[0016]采集數據接口的狀態得到1控制信息以及保持此1控制信息的時間，將采集到的1控制信息和時間間隔信息發送至分發模塊或將采集到的1控制信息和時間間隔信息保存至存儲單元后再將采集到的1控制信息和時間間隔信息發送至分發模塊；
[0017]接收分發模塊轉發的數據包和同步時鐘信號，以同步時鐘信號為時鐘基準，根據數據包的時間間隔信息并按照數據包的1控制信息設定數據接口的狀態，或者將數據保存至存儲單元后，以同步時鐘信號為時鐘基準，根據數據包的時間間隔信息并按照數據包的1控制信息依次設定數據接口的狀態。
[0018]作為另一種優選的實施方式，所述第二 FPGA單元還包括與存儲單元連接的FIFO單元，所述1控制模塊還被配置成:從存儲單元獲取時間間隔信息和1控制信息時，將獲取到的時間間隔信息和1控制信息保存至FIFO單元。
[0019]作為另一種優選的實施方式，所述數據接口包括輸入輸出復用的TTL接口、TTL驅動電路，所述TTL驅動電路分別與TTL接口和第二 FPGA單元連接。
[0020]作為另一種優選的實施方式，所述分發模塊設置有與第一 FPGA單元連接的RJ45接口，所述控制端與分發模塊的第一 FPGA單元通過RJ45接口連接。
[0021]作為另一種優選的實施方式，所述分發模塊還包括RS422接口和/或GP1接口，所述RS422接口和/或GP1接口均與第一 FPGA單元連接。
[0022]作為另一種優選的實施方式，所述控制端為PC機，所述存儲單元為DDR2存儲單
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[0023]本發明還涉及一種基于光纖通信的多通道1同步控制方法，包括數據下發流程和數據上傳流程，
[0024]所述數據下發流程包括:
[0025]控制端發送數據包到分發模塊，所述數據包中至少包含端口號、時間間隔信息、1控制信息；
[0026]分發模塊接收控制端發送的數據包，生成同步時鐘信號，并將同步時鐘信號通過與端口號對應的第一光纖端口的第一光纖收發模塊發送至1控制模塊，并將接收到的數據包通過與端口號對應的第一光纖端口的第二光纖收發模塊發送至1控制模塊；10控制模塊接收分發模塊發送的數據包和同步時鐘信號，以同步時鐘信號為時鐘基準，根據數據包的時間間隔信息并按照數據包的1控制信息依次設定數據接口的狀態，或者在保存數據包中的1控制信息和時間間隔信息后，以同步時鐘信號為時鐘基準，根據數據包的時間間隔信息并按照數據包的1控制信息依次設定數據接口的狀態，
[0027]所述數據上傳流程包括:
[0028]1控制模塊采集數據接口的狀態得到1控制信息以及保持此1控制信息的時間，將采集到的1控制信息和時間間隔信息通過第二光纖端口的第四光纖收發模塊發送至分發模塊或將采集到的1控制信息和時間間隔信息保存至存儲單元后再將采集到的1控制信息和時間間隔信息通過第二光纖端口的第四光纖收發模塊發送至分發模塊；
[0029]分發模塊接收1控制模塊發送的1控制信息和時間間隔信息并將接收到的1控制信息、時間間隔信息以及接收該1控制信息的第一光纖端口的端口號轉發至控制端。
[0030]作為一種優選的實施方式，還包括:10控制模塊從存儲單元獲取時間間隔信息和1控制信息時，將獲取到的時間間隔信息和1控制信息保存至FIFO單元。
[0031]【有益效果】
[0032]本發明提出的技術方案具有以下有益效果:
[0033](I)本發明提供的1同步控制系統中，分發模塊與1控制模塊通過光纖連接，速度快、抗干擾能力強。
[0034](2)本發明利用分發模塊進行數據分發，而且分發模塊、1控制模塊的端口均采用數據與同步時鐘相分離的設計方式，降低了同步誤差。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發明的實施例一提供的基于光纖通信的多通道1同步控制系統的結構框圖。
[0036]圖2為本發明的實施例一提供的分發模塊的結構框圖。
[0037]圖3為本發明的實施例一提供的1控制模塊的結構框圖。
【具體實施方式】
[0038]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，也不是對本發明的限制。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在不付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0039]實施例一
[0040]實施例一提供一種基于光纖通信的多通道1同步控制系統，如圖1所示，該系統包括分發模塊1、PC機3和1控制模塊2，下面分別對組成系統的各個模塊進行詳細說明。
[0041]如圖2所示，分發模塊I包括FPGA單元11、RJ45接口 12、RS422接口 13、GP10接口14、RAM存儲器16和32個光纖端口，RJ45接口 12、RS422接口 13、GP10接口 14、RAM存儲器16和32個光纖端口均與FPGA單元11連接。32個光纖端口具有相同的電路原理結構，以光纖端口 15為例進行說明，光纖端口 15包括用于同步時鐘信號輸出的光纖收發模塊和用于數據收發的光纖收發模塊，具體地，用于同步時鐘信號輸出的光纖收發模塊采用155MbpsLVPECL電平單纖雙向光電收發一體模塊，用于數據收發的光纖收發模塊采用Avago生產的光纖收發器，傳輸速度為3.125Gb/s，用于實現數據的收發功能。RJ45接口 12用于與PC機3網絡通信，RS422接口 13用于整個控制系統與其他系統同步，GP1接口 14用于外部播放/采集使能信號輸入。
[0042]如圖3所示，1控制模塊2包括FPGA單元21、數據接口、光纖端口 22、DDR2存儲單元23、FIF0單元，數據接口、光纖端口 22、DDR2存儲單元23均與FPGA單元21連接，具體地，數據接口包括輸入輸出復用的TTL接口 24、TTL驅動電路25，TTL驅動電路25分別與TTL接口 24和FPGA單元21連接，本實施例中，TTL接口 24為160位的TTL電平輸入輸出接口。光纖端口 22與光纖端口 15的電路原理相同，其包括用于同步時鐘信號接收的光纖收發模塊和用于數據收發的光纖收發模塊，具體地，用于同步時鐘信號接收的光纖收發模塊采用155Mbps LVPECL電平單纖雙向光電收發一體模塊，用于數據收發的光纖收發模塊采用Avago生產的光纖收發器，傳輸速度為3.125Gb/s，用于實現數據的收發功能。DDR2存儲單元23容量為2Gb，用于存儲下載的數據或采集到的數據。由于本實施例的分發模塊I共有32個光纖端口，因此最大支持32個1控制模塊與其連接。
[0043]分發模塊I與各個1控制模塊通過光纖連接。具體地，以1控制模塊2與分發模塊I的光纖端口 15連接為例進行說明，光纖端口 15的用于同步時鐘信號輸出的光纖收發模塊與光纖端口 22的用于同步時鐘信號接收的光纖收發模塊通過慢速光纖連接，光纖端口 15的用于數據收發的光纖收發模塊與光纖端口 22的用于數據收發的光纖收發模塊通過快速光纖連接。
[0044]本實施例中，分發模塊I的FPGA單元11包括同步時鐘子單元、數據轉發子單元。
[0045]同步時鐘子單元被配置成:生成同步時鐘信號并將該同步時鐘信號發送至1控制模塊2。
[0046]數據轉發子單元被配置成:接收PC機3發送的數據包，根據數據包中的端口號將該數據包轉發至與端口號對應的光纖端口連接的1控制模塊，數據包包括端口號、時間間隔信息和1控制信息，這里的端口號指的是分發模塊I的光纖端口的編號；接收1控制模塊發送的1控制信息和時間間隔信息并將接收到的1控制信息、時間間隔信息以及接收該1控制信息的光纖端口的端口號轉發至PC機3。需要說明，這里的時間間隔指的是數據接口保持當前1控制信息的時間長度。
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