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CN110365450B - 星载高速可调速率数据传输接口及传输方法 - Google Patents

星载高速可调速率数据传输接口及传输方法 Download PDF

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CN110365450B CN201910749966.8A CN201910749966A CN110365450B CN 110365450 B CN110365450 B CN 110365450B CN 201910749966 A CN201910749966 A CN 201910749966A CN 110365450 B CN110365450 B CN 110365450B
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Abstract

本发明提供了一种星载高速可调速率数据传输接口，包括高速数据发送端和高速数据接收端，所述高速数据发送端通过三类数据接口信号向高速数据接收端传输数据，所述三类数据接口信号为门控信号、时钟信号和数据信号；所述门控信号为控制数据信号通断的信号，所述时钟信号为控制数据传输速率快慢的信号，所述数据信号为传输的有效信息数据。本发明采用时钟、数据、门控等三类接口信号，通过调整门控信号的占空比及数据位宽的方式，实现星载各系统之间高速数据的可调速率传输，数据速率调整范围0与16倍时钟频率之间，解决了星载不同系统间高速可调数据自适应匹配传输的问题。

Description

星载高速可调速率数据传输接口及传输方法
技术领域
本发明涉及星载数据传输技术领域，具体地，涉及星载高速可调速率数据传输接口及传输方法。
背景技术
卫星载荷各系统工作过程中，根据载荷的工作模式，所形成的数据速率并不是确定署制，呈现在一定范围内变化的情况。为适应载荷形成数据速率变化的特性，需要设计在一定范围内可变速率的数据传输接口，便于数据速率自适应可靠传输及处理。
经过对现有技术的检索，申请公布号为CN 105099504 A的发明专利一种基于脉冲超宽带的星载高速数据网络系统，包括：星载数据子系统、有效载荷子系统、卫星数据总线；星载数据子系统连接到卫星数据总线上；所述有效载荷子系统包括有效载荷管理器与有效载荷，其中的有效载荷管理器也与卫星数据总线连接；有效载荷管理器与有效载荷通过无线网络进行数据传输；所述有效载荷管理器在星载数据子系统的命令下，控制和管理卫星上进行科学实验和空间探测的所述有效载荷，负责所述有效载荷的数据采集、处理、存储、综合传输和数据管理；有效载荷管理器与有效载荷之间通过无线网络所实现的通信能够采用的通信模式包括：WBC-to-WRT模式、广播模式、WRT-to-WBC模式以及WRT-to-WRT模式。该星载高速数据网络系统无法实现星载各系统之间高速数据的可调速率传输，从而无法解决星载不同系统间高速数据匹配传输的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种星载高速可调速率数据传输接口及传输方法。
根据本发明提供的一种星载高速可调速率数据传输系统，包括高速数据发送端和高速数据接收端，所述高速数据发送端通过三类数据接口信号向高速数据接收端传输数据，所述三类数据接口信号为门控信号、时钟信号和数据信号；所述门控信号为控制数据信号通断的信号，所述时钟信号为控制数据传输速率快慢的信号，所述数据信号为传输的有效信息数据。
进一步地，所述高速数据发送端包括门控信号控制模块、时钟信号产生模块以及数据信号输出模块，所述高速数据接收端包括门控信号接收模块、时钟信号接收模块以及数据信号接收模块，高速数据发送端和高速数据接收端通过传输电缆根据三种模块的对应关系连接。
进一步地，所述门控信号，为高速数据发送端与高速数据接收端数据接收的使能信号，低电平时表征有数据输出，高电平时表征无数据输出；通过调整低电平/高电平的数值，实现星载各系统间高速可调数据的传输。
进一步地，所述高速数据发送端根据数据是否有效，确定门控信号的电平高低，所述高速数据发送端开机时，处于高电平状态。
进一步地，当高速数据发送端形成高速数据后，通过所述数据信号接口传输，高速数据信号的位数根据传输速率需求能并行扩展。
进一步地，所述时钟信号由高速数据发送端输出，时钟信号频率固定，时钟信号连续，依据高速数据发送端需要发送数据的最高速率及并行扩展位数选取时钟信号频率大小，时钟的精度及稳定度指标满足数据高速传输的需求。
进一步地，所述门控信号、时钟信号和数据信号在高速数据发送端严格对齐，便于高速数据接收端正确接收。
进一步地，所述门控信号、时钟信号和数据信号在高速数据发送端的同步精度不大于时钟周期的10％，在高速数据接收端，所述门控信号、时钟信号和数据信号具有同步精度不大于时钟周期的15％的接收能力。
本发明还提供一种星载高速可调速率数据传输方法，采用上述星载高速可调速率数据传输接口，包括以下步骤：
S1、确定高速数据发送端和高速数据接收端需要传输数据速率范围；
S2、依据高速数据发送端和高速数据接收端需要传输数据速率范围的上限，初步选取并确定高速数据信号的并行位数；通过设置不同的数据并行位数，实现高速可调速率数据传输；
S3、依据高速数据发送端和高速数据接收端初步选取并确定高速数据信号的并行位数，确定时钟信号的频率，可适当留有工程裕量；通过选取不同的时钟信号频率，实现高速可调速率数据传输；
S4、选用门控信号，当数据发送端产生数据时或数据积累到规定数量时，门控信号有效，数据开始传输；否则不进行数据传输；门控信号为高速数据发送端与高速数据接收端数据接收的使能信号，低电平时表征有数据输出，高电平时表征无数据输出；通过调整低电平/高电平的数值，实现星载实现高速可调速率数据传输。
进一步地，所述步骤S2和步骤S3可调换顺序。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明星载高速可调速率数据传输接口，采用时钟、数据、门控等三类数据接口信号，接口形式固定，便于各系统、各单机统一规范设计；
2、本发明星载高速可调速率数据传输接口，通过调整数据信号位宽的方式，实现星载各系统之间高速数据的可调速率传输，数据速率调整范围0-16倍(低速率时钟可继续扩展)时钟频率之间，解决了星载不同系统间高速数据匹配传输的问题。
3、本发明星载高速可调速率数据传输接口，通过调整门控信号的占空比的方式，实现星载各系统之间高速数据的可调速率传输，数据速率调整范围为不传输至最高传输数据之间，解决了星载不同系统间高速数据匹配传输的问题。同时通过调整门控信号的方法进行数据传输可作为多系统间数据传输时分复用的解决方案。
4、本发明星载高速可调速率数据传输接口，采用时钟、数据、门控等三类数据接口信号，通过调整门控信号的占空比及数据位宽的方式，实现星载各系统之间高速数据的可调速率传输，数据速率调整范围0-16CLK之间，解决了星载不同系统间高速数据匹配传输的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明星载高速可调速率数据传输系统中数据接口信号类型示意图；
图2为本发明星载高速可调速率数据传输系统中数据接口信号时序图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种星载高速可调速率数据传输系统。本发明采用时钟、数据、门控等三类接口信号，通过调整门控信号的占空比及数据位宽的方式，实现星载各系统之间高速数据的可调速率传输，数据速率调整范围0-16CLK之间，解决了星载不同系统间高速数据匹配传输的问题。
接下来对本发明最进一步详细的描述。
如图1和图2所示，为详细说明该传输方案，定义Flag为门控信号，为收发两端信号有效的约定信号，T0为系统开机到数据稳定输出时间，T1低电平数据有效，T2高电平数据无效；定义CLK为时钟信号；定义Data为数据信号；定义LVDS接口为低电压差分传输信号。
实施例
本发明提供的一种星载高速可调速率数据传输接口，包括高速数据发送端和高速数据接收端，高速数据发送端通过三类数据接口信号向高速数据接收端传输数据，三类数据接口信号为门控信号、时钟信号和数据信号；门控信号为控制数据信号通断的信号，时钟信号为控制数据传输速率快慢的信号，数据信号为传输的有效信息数据。
高速数据发送端包括门控信号控制模块、时钟信号产生模块以及数据信号输出模块，高速数据接收端包括门控信号接收模块、时钟信号接收模块以及数据信号接收模块，高速数据发送端和高速数据接收端通过传输电缆根据三种模块的对应关系连接。
本实施例中，采用LVDS接口，实时数据传输速率可在0-1600Mbps之间调整，数据接口采用三线制，三类数据接口信号为门控信号、时钟信号和数据信号。
门控信号，为高速数据发送端与高速数据接收端数据接收的使能信号，高速数据发送端根据数据是否有效，确定门控信号的电平高低，高速数据发送端开机时，处于高电平状态。一般T0大于10us以上，T1低电平时表征有数据输出，T2高电平时表征无数据输出；通过调整T1/T2的数值，实现星载各系统间高速可调数据的传输，T1可长期低电平有效，此时数据连续传输；T2可长期高电平有效，此时系统间无数据传输。
当高速数据发送端形成高速数据后，通过数据信号接口传输，数据速率可变化；Data数据信号的位数根据传输速率需求设计为16bit并行传输。
时钟信号由高速数据发送端输出，时钟信号频率固定，本实施例设计为100MHz，时钟信号连续，时钟占空比为45％～55％，时钟信号大小可根据传输信号类型扩展；依据输出端需要发送数据的最高速率及并行扩展位数选取时钟信号频率大小，时钟的精度及稳定度指标满足数据高速传输的需求。
门控信号Flag、时钟信号CLK和数据信号Data在高速数据发送端严格对齐，便于高速数据接收端正确接收。门控信号Flag、时钟信号CLK和数据信号Data在高速数据发送端的同步精度不大于时钟周期的10％，在高速数据接收端，门控信号Flag、时钟信号CLK和数据信号Data具有同步精度不大于时钟周期的15％的接收能力。
本发明还提供一种星载高速可调速率数据传输方法，采用上述星载高速可调速率数据传输接口，包括以下步骤：
S1、确定高速数据发送端和高速数据接收端需要传输数据速率范围；
S2、依据高速数据发送端和高速数据接收端需要传输数据速率范围的上限，初步选取并确定高速数据信号的并行位数；通过设置不同的数据并行位数，实现高速可调速率数据传输；
S3、依据高速数据发送端和高速数据接收端初步选取并确定高速数据信号的并行位数，确定时钟信号的频率，可适当留有工程裕量；通过选取不同的时钟信号频率，实现高速可调速率数据传输；
S4、选用门控信号，当数据发送端产生数据时或数据积累到规定数量时，门控信号有效，数据开始传输；否则不进行数据传输；门控信号为高速数据发送端与高速数据接收端数据接收的使能信号，低电平时表征有数据输出，高电平时表征无数据输出；通过调整低电平/高电平的数值，实现星载实现高速可调速率数据传输。
其中，所述步骤S2和步骤S3可调换顺序。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，采用的星载高速可调速率数据接口，包括高速数据发送端和高速数据接收端，所述高速数据发送端通过三类数据接口信号向高速数据接收端传输数据，所述三类数据接口信号为门控信号、时钟信号和数据信号；
所述门控信号为控制数据信号通断的信号，所述时钟信号为控制数据传输速率快慢的信号，所述数据信号为传输的有效信息数据；
传输方法包括以下步骤：
S1、确定高速数据发送端和高速数据接收端需要传输数据速率范围；
S2、依据高速数据发送端和高速数据接收端需要传输数据速率范围的上限，初步选取并确定高速数据信号的并行位数；通过设置不同的数据并行位数，实现高速可调速率数据传输；
S3、依据高速数据发送端和高速数据接收端初步选取并确定高速数据信号的并行位数，确定时钟信号的频率；通过选取不同的时钟信号频率，实现高速可调速率数据传输；
S4、选用门控信号，当数据发送端产生数据时或数据积累到规定数量时，门控信号有效，数据开始传输；否则不进行数据传输；门控信号为高速数据发送端与高速数据接收端数据接收的使能信号，低电平时表征有数据输出，高电平时表征无数据输出；通过调整低电平/高电平的数值，实现星载实现高速可调速率数据传输。
2.根据权利要求1所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，所述高速数据发送端包括门控信号控制模块、时钟信号产生模块以及数据信号输出模块，所述高速数据接收端包括门控信号接收模块、时钟信号接收模块以及数据信号接收模块，高速数据发送端和高速数据接收端通过传输电缆根据三种模块的对应关系连接。
3.根据权利要求1所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，所述门控信号为高速数据发送端与高速数据接收端数据接收的使能信号，低电平时表征有数据输出，高电平时表征无数据输出；通过调整低电平/高电平的数值，实现星载各系统间高速可调数据的传输。
4.根据权利要求3所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，所述高速数据发送端根据数据是否有效，确定门控信号的电平高低，所述高速数据发送端开机时，处于高电平状态。
5.根据权利要求1所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，当高速数据发送端形成高速数据后，通过所述数据信号接口传输，高速数据信号的位数根据传输速率需求能并行扩展。
6.根据权利要求1所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，所述时钟信号由高速数据发送端输出，时钟信号频率固定，时钟信号连续，依据高速数据发送端需要发送数据的最高速率及并行扩展位数选取时钟信号频率大小，时钟的精度及稳定度指标满足数据高速传输的需求。
7.根据权利要求1所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，所述门控信号、时钟信号和数据信号在高速数据发送端严格对齐，便于高速数据接收端正确接收。
8.根据权利要求1所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，所述门控信号、时钟信号和数据信号在高速数据发送端的同步精度不大于时钟周期的10％，在高速数据接收端，所述门控信号、时钟信号和数据信号具有同步精度不大于时钟周期的15％的接收能力。
9.根据权利要求1所述的星载高速可调速率数据的传输方法，其特征在于，所述步骤S2和步骤S3可调换顺序。
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