[发明专利]严格访问及采样时间的分布式外围总线系统及其控制方法

权利要求书

1.一种严格的访问及采样时间的分布式外围总线系统，其特征在于，包括：一个单总线主站和至少一个总线从站；其系统的物理层采用双冗余的低电压差分信号LVDS总线技术；其数据链路层采用实现FASTDP-BUS链路协议的现场可编程门阵列FPGA或FASTDP-BUS协议控制芯片实现，所述FASTDP-BUS协议控制芯片采用专用集成电路ASIC方式实现；其应用层采用FASTDP-BUS应用层协议规范，并通过工业标准体系结构ISA总线将FPGA或FASTDP-BUS协议控制芯片映射到内部地址空间的CPU实现；其通道访问采用通道访问就绪表机制，按照数据的优先级，实现通道访问及分布式IO从站采样控制的严格时间确定性；

所述数据链路层，其数据链路帧分为含有应用数据APP DATA字段的链路层数据帧和无应用数据APP DATA字段的链路层数据帧；

所述分布式外围总线的应用层数据传输通道，包括在链路帧头部设置标识应用层通道的FC控制字段，实现URG通道、NORM通道、WAVE通道、MNG通道的标识；

其数据链路层的链路数据传输通道，分为：由链路层创建和管理的对时通道、同步通道、查新通道、诊断通道；所述链路层链路数据通道不设置收发缓存，由所述数据链路层直接处理；其中：对时通道，用于传输对分布式IO的对时数据的通道，按设定的周期在激活该通道进行对时； 同步通道，用于传输对分布式IO的同步采样命令的通道，根据设定的同步校准周期，激活该通道，实现采样步序校准；查新通道，用于传输新接入总线的分布式IO查询命令的通道；在总线空闲期间，按照新接入系统IO从站查询周期激活该通道，对FASTDP-BUS总线上新运行的分布式IO进行查询和初始化；诊断通道，用于链路层传输对链路诊断命令的通道，根据设定的诊断周期，激活该通道实现诊断；

所述总线的各通道依据通道访问就绪表机制进行总线访问，所述通道访问就绪表为二维结构，其由访问周期对应的行和通道对应的行单元组成；包括固定优先级通道控制、访问时间不确定性通道控制、NORM及IO从站通道控制；还包括周期就绪标志刷新控制时隙轮转就绪标志控制；

其通道访问时间确定性判据，分为：当就绪表中IO从站通道周期不存在，则默认采用机会均等的顺序访问机制；当就绪表中配置IO从站通道周期，则采用就绪表优先级访问控制机制；

其通道访问优先级仲裁机制为：借助通道访问就绪表置位的就绪标志位，实现通道优先级仲裁；

其通道交换控制机制为：当所述通道获得总线使用权之后，在规定的交换时隙内，在上行和下行数据传输中，通过通道地址、属性，以及通道数据，与链路数据帧的目标地址、FC控制域，以及数据字段相互映射，实现主站与从站传输数据在对应通道间的数据交换。

2.根据权利要求1所述严格的访问及采样时间的分布式外围总线系统，其特征在于，其中，所述含有应用数据APP DATA的链路层数据帧，包含应用层数据；所述无应用数据APPDATA的链路层数据帧，包含指示字段长度的LLC DATA字段；所述应用层数据，包括如下字段：发送缓存中的应用层数据报文中包含Dest Addr、DUn、FCS字段的全部长度LE3字段，目标地址Dest Addr字段，APP DATA字段以及和校验FCS字段；所述APP DATA字段包含多个数据字段DU；每个DU长度为1字节；

所述含有应用数据APP DATA的链路层数据帧，包括如下字段：

帧同步头Sync Head字段、目标地址Dest Addr字段、源地址Src Addr字段、链路层传输通道CMD字段、传输帧控制字节FC字段、有应用数据的链路帧APP DATA字段的长度LE2指示标志字段、APP DATA字段、循环冗余校验码CRC字段以及帧同步尾Sync Tail字段；

所述无应用数据APP DATA的链路层数据帧，包括如下字段：帧同步头Sync Head字段、目标地址Dest Addr字段、源地址Src Addr字段、链路层传输通道CMD字段、传输帧控制字节FC字段、代表无应用数据的链路帧LE1指示标志字段、字段的长度LLC DATA字段、循环冗余校验码CRC字段以及帧同步尾Sync Tail字段。