[發明專利]一種FlexRay-CPCIe通信模塊

在審

• 申請號: 201911105902.0
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110635985A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 董虓霄;馬云峰;李泉
• 申請（專利權）人: 天津津航計算技術研究所
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L29/06
• 代理公司: 11011 中國兵器工業集團公司專利中心
• 代理人: 劉二格

本發明公開了一種FlexRay?CPCIe通信模塊，其包括：FPGA最小系統、FlexRay總線通信單元和CPCIe通信單元；FlexRay總線通信單元執行FlexRay通信協議，實現通信模塊與外部通訊總線網絡之間數據傳輸；CPCIe通信單元執行PCIe總線標準，實現計算機與通信模塊之間數據交換；FPGA最小系統作為FlexRay通信協議和PCIe總線標準的橋梁，實現PCIe系統總線與FlexRay高速外部總線之間的數據交換。本發明實現計算機通過PCIe系統總線與FlexRay高速外部總線兩種通信協議之間數據的交換和基于計算機操作系統對FlexRay總線網絡進行開發、仿真和測試。

技術領域

本發明屬于網絡通信技術領域，涉及一種FlexRay-CPCIe通信模塊，用于實現計算機通過PCIe系統總線與FlexRay高速外部總線進行數據通信。

背景技術

總線通信廣泛應用于各種工業控制網絡中，主要為了解決不同電子設備之間的通信問題，尤其體現在航空航天、汽車制造、航海、自動控制、過程工業等領域。目前，應用時間長，技術發展成熟的外部總線通信技術包括CAN總線、1553B總線等，其具有高可靠性、高確定性和高容錯性等特點。但隨著科學技術的不斷發展，日益增長的數據量和越來越高的實時性通信需求已經逐漸對傳統的外部總線通信技術提出了挑戰，新一代的高速外部總線技術FlexRay總線開始在相關領域得到應用。

FlexRay作為新一代高速串行外部總線協議，與傳統總線相比，在通信速率/可靠性和靈活性等方面具備明顯優勢。FlexRay總線目前只應用于少數品牌的車載總線通信網絡中，具有極大的應用前景。相比于CAN總線和1553B總線最高1Mbps的數據傳輸速率，FlexRay總線單通道上的數據傳輸速率最高支持10Mbps，兩條通道的總傳輸速率最高可達20Mbps，因此能夠適應大數據量和高實時性的通信要求；兩條通道可實現單通道工作、雙通道工作和冗余工作三種工作方式。此外，FlexRay總線網絡拓撲結構靈活，支持點對點、總線型和有源星型等多種結構。在通信機制方面，FlexRay總線采用循環周期通信，數據幀最大支持到254幀，通過合理配置通信周期和消息長度，可保證接收節點提前預知消息到達時間。

在系統總線通信網絡中，第三代I/O總線-PCIe總線因其支持串行差分傳輸、帶寬靈活和傳輸速率高等特點，逐漸替代第二代I/O總線-PCI總線技術，并大量應用于計算機背板接口，實現CPU、內存以及其他板卡之間的數據通信。相比于普通PCIe接口，CPCIe接口因其電磁兼容性強和抗氧化性好等特點，更廣泛的應用于軍工、測控、航空航天等諸多領域中。由于計算機具有人機交互性和系統可操作性強等優勢，普遍作為上位機或網絡節點負責命令的收發、數據的采集和監測。通過將不同功能的板卡安裝于具有CPCIe接口的計算機背板上，實現板卡間或板卡與計算機之間的通信。當計算機需要與外部總線通信時，應針對具體外部通訊總線協議，在機箱內增加基于CPCIe接口的總線通信模塊。

但是，PCIe系統總線與FlexRay高速外部總線兩種通信協議之間互不兼容，制約了計算機在FlexRay總線通信網絡中發揮作用的同時，也限制了FlexRay高速總線的應用范圍。

發明內容

(一)發明目的

本發明的目的是：針對PCIe系統總線與FlexRay高速外部總線兩種通信協議之間互不兼容的問題，提供一種FlexRay-CPCIe通信模塊，實現將計算機作為上位機或網絡節點，與FlexRay總線通信，向FlexRay高速總線收發命令，采集和監測數據的功能。

(二)技術方案