[發明專利]具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構

有效

• 申請號: 201611236570.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106656716B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 劉計龍;肖飛;范學鑫;麥志勤;李超然;王瑞田;康軍;熊又星;余錫文
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H04L12/42
• 分類號: H04L12/42
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

1.一種具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于：它包括中央控制器和多個子節點，中央控制器作為主節點和多個子節點內均設置有FPGA、第一收發模塊和第二收發模塊；FPGA與其對應的第一收發模塊和第二收發模塊電連接；第一收發模塊作為時鐘信號收發接口，第二收發模塊作為數據信號收發接口；多個第一收發模塊依次連接形成時鐘環網；時鐘環網為整個網絡傳輸公共時鐘，公共時鐘由主節點發出，每個子節點接收到時鐘的同時，將其發送到下一個節點；多個第二收發模塊依次連接形成數據信號環網；數據信號環網用來傳輸串行數據信號，主節點發出數據信號，數據信號將以公共時鐘信號為參考時鐘；每一個子節點以公共時鐘為參考接收數據信號的同時，將其發送到下一個節點；子節點向主節點反饋數據幀，反饋的數據幀包括本節點的各種狀態、電壓電流采樣值；子節點和主節點使用公共的時鐘信號；子節點在進行工作狀態切換時可對發送到下一個節點的數據源進行無縫切換。

2.根據權利要求1所述的具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于第一收發模塊和第二收發模塊使用金屬傳輸介質或光纖傳輸介質。

3.根據權利要求1所述的具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于所述公共時鐘最后終止于主節點的第一收發模塊的時鐘信號接收引腳；時鐘環網中每個節點的數據信號收發速率由主節點發出的公共時鐘頻率決定。

4.根據權利要求1所述的具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于數據信號環網中的數據信號是按照4B/5B編碼格式進行編碼的，數據信號中包含數據和命令；4B/5B邏輯編碼對0-F這16個半字節數據進行編碼，每一個半字節數據對應一個5bit的編碼；另外對0-F這16個命令進行編碼，每一個命令對應一個10bit的編碼；通過4B/5B編碼，使串行序列中的數據和命令可通過邏輯判斷識別出來。

5.根據權利要求4所述的具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于所述的主節點發送數據幀給所有子節點，子節點內部時鐘信號和數據信號延遲小，各個子節點收到主節點的數據幀后，對數據幀進行解讀，執行相應的操作。

6.根據權利要求4所述的具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于所述數據信號環網中主節點和每個子節點選擇公共時鐘信號的上升沿進行數據信號發送，選擇公共時鐘信號的下降沿進行數據信號接收讀取；子節點接收到公共時鐘信號時，通過端口直連將其發送出去；每個子節點接收到的數據信號和公共時鐘信號的相位關系是相同的。

7.根據權利要求1所述的具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于數據信號環網的工作狀態由主節點指揮調度，主節點根據需要發起一次請求，該請求是要求子節點執行某一項操作或要求子節點回傳本地采樣數據；數據信號環網在主節點的統一調度下，在主節點發送和主節點接收兩種狀態之間進行切換；當主節點有發送數據幀的需求時，主節點將數據幀發送到所有子節點，子節點根據數據幀進行相應的操作或反饋；當主節點沒有發送數據幀的需求時，主節點向所有子節點發送空閑命令，子節點接收到空閑命令不會有任何響應。

8.根據權利要求7所述的具有公共時鐘的環形網絡拓撲結構，其特征在于子節點接收到主節點請求反饋采樣數據的數據幀之后，子節點開始準備進行數據源切換，將發送到下一個節點的數據切換為本地數據源；數據源切換之前，子節點開始檢測上一個節點發來的數據信號；當檢測到一個完整的10bit數據或10bit命令時，就在下一個時鐘沿對數據源進行無縫切換。