[发明专利]基于轮询与均态时隙相结合的总线系统及数据传输方法

说明书

本发明涉及数据总线通信技术领域，具体涉及基于轮询与均态时隙相结合的总线系统及数据传输方法。所述总线系统包括总线、总线适配器和电子设备，所述总线与多个所述总线适配器双向通信，每个所述总线适配器与多个所述电子设备双向或单向通信；所述总线与所述总线适配器的通信采用轮询与均态时隙相结合。本发明采用轮询与竞争时隙相结合的方式，通过竞争时隙均态分布及时处理突发业务，降低平均等待时间，提高系统实时响应特性，同时通过设置轮询时隙可有效消除竞争碰撞导致的拥塞数据，降低网络拥塞率，保证系统吞吐量，轮询与竞争时隙可定制。

技术领域

本发明涉及数据总线通信技术领域，具体涉及基于轮询与均态时隙相结合的总线系统及数据传输方法。

背景技术

目前在航空、航天系统中广泛应用的数据总线标准为MIL－STD－1553B总线，它是一种集中式的时分串行总线，其主要特点是分布处理、集中控制和实时响应。MIL-STD-1553B总线是一种数字命令/响应式时分制多路传输数据总线，传输速率1M比特/秒，近年来国外出现一种高速1553在现有1553B总线构架不变的前提下将1553B总线的通讯速率从1Mbps提高到5Mbps。1553B总线消息由三种字组成，字长度20比特，数据有效长度16比特；采用半双工传输方式，传输媒介为屏蔽双绞线。其可靠性机制包括防错功能、容错功能、错误的检测和定位、错误的隔离、错误的校正、系统监控及系统恢复功能。采用双冗余系统，有两个传输通道，保证了良好的容错性和故障隔离。这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。

但1553B总线存在以下不足：

1)系统最多容纳31个节点，随着机载电子设备的增多越来越难以满足需求；

2)1553B总线是准无中心网络，通过备用总线控制器(BBC)或(BUBC)提供一定的余度，实际使用时备用控制器数量是有限的；

3)标准1553B协议为1Mbps，无法满足大数据传输需求；

4)采用变压器隔离，总线有直流电流，耗能大，对总线驱动能力要求高；

5)1553B总线采用命令/响应的协议方式，保证了实时性，但是对于突发业务量，没有有效机制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于轮询与均态时隙相结合的总线系统及数据传输方法。本发明应用于中、大型无人机系统机载及地面电子系统有线通信网络的数据交换及系统控制中，解决多电子设备数据业务量不一致的数据交换和线缆网布局繁杂、维护性差的问题。

本发明是通过一下技术方案实现的：

一种基于轮询与均态时隙相结合的总线系统，所述总线系统包括总线、总线适配器和电子设备，所述总线与多个所述总线适配器双向通信，每个所述总线适配器与多个所述电子设备双向或单向通信；所述总线与所述总线适配器的通信采用轮询与均态时隙相结合。

进一步地，所述轮询与均态时隙相结合为：所述总线与所述总线适配器的通信中所述总线的时隙包括轮询时隙和竞争时隙，所述竞争时隙采用均态分布；所述轮询时隙用于各所述电子设备的数据上传；所述竞争时隙用于传输设备突发状况、设备接入或退出及系统模态变换的情况。

进一步地，采用总线控制权竞争机制，各所述总线适配器的具有不同优先级，均可竞争总线控制权。

进一步地，所述总线适配器的一端采用电容隔直方式接入所述总线，通过频域无直流分量的编码匹配总线接入方式，与所述总线进行双向通信，采用单字节起始同步和单字节终止同步；所述总线适配器的另一端通过同步/异步接口连接多个电子设备，与电子设备进行双向或单向通信。

一种基于轮询与均态时隙相结合的总线数据传输方法，将总线划分为固定长度为Ls的时帧，每时帧由M个时隙构成，在每时帧开始时刻发送同步/控制帧完成本时帧内的总线时隙分配将总线时隙分为轮询时隙和竞争时隙；