[发明专利]反射内存网络结点与电信号接口转换微秒级时延控制方法

说明书

本发明提出一种反射内存网络结点与电信号接口转换微秒级时延控制方法，包括如下步骤：步骤一：以FPGA为控制核心平台，构建母板与多种子板组合的硬件系统；步骤二：母板各通道进入有限状态机的初始状态，各子板完成基本配置并开启数据收发通道，开始等待数据；步骤三：当子板通道接收到的数据长度满足预设值后，将收到的数据转化为GTX帧，通过GTX将数据发送到母板的FPGA中，将其编码为反射内存网络数据后，通过光纤接口发送到反射内存网络中；步骤四：反射内存网络向子板的指定通道发送数据，母板FPGA对数据进行判定后，将其写入母板FPGA对应通道的发送FIFO内。本发明能解决半实物仿真系统的数据远距离传输和综合多种电信号接口的实时性问题。

技术领域

本发明涉及反射内存网络技术领域，特别是反射内存网络结点与电信号接口转换的微秒级时延控制方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，计算机仿真模型的规模和复杂度越来越大，在成本有限的情况下，使用传统的集中式架构系统进行仿真，资源匮乏、响应速度慢以及服务不完善，尤其是在时间和空间不一致的仿真任务中，集中式架构系统的单一结点通讯以及计算能力有限，难以实现高实时性的仿真效果，不能很好的完成复杂的仿真任务。为了解决上述问题，分布式仿真技术架构应运而生，它将集中式架构的计算和通讯等任务分成一个个互联的独立模块，每个仿真节点可以分布于不同的位置，既可以交互运行也可以独立运行，在降低成本的同时又满足复杂仿真任务对于高实时性的需要，同时还具备高度的灵活性和并发性，每个仿真节点可以自由的参与系统工作和退出系统。

反射内存网络广泛应用于半实物分布式仿真技术中，经过多年发展，已经很成熟，具有很多优点：整个传输机制由硬件自动实现，无需软件开发人员理解复杂的数据传输过程，只要对本机内存进行读写操作即可；与设备的操作系统和处理器无关；数据传输稳定且实时性较高等优点。

然而，随着仿真技术的广泛应用，半实物分布式仿真系统在实际应用中也遇到两个显著问题：

往往分布在不同空间位置中，甚至仿真节点相距可达10公里，这时数据传输延迟会严重影响仿真系统性能；半实物仿真模型和仿真节点设备的通讯接口各式各样，例如数字IO、LVDS、ARINC429、RS422、RS232等通讯接口。传统的综合多种通讯接口的方法为采用计算机接收各通讯接口的数据，再将数据通过软件调度的方式写进内存中，或者将反射内存网络中的数据通过计算机软件调度的方式发送到各通讯接口。在现有计算机性能的基础上，传统的通讯接口综合方法延时较高，系统实时性下降，不能满足强实时性的需求，且节点设备系统的运行状况直接影响到整个仿真系统的稳定性，具有较高的风险性。

上述两个问题严重影响了反射内存网络在半实物仿真系统的发展，为了进一步适应新的需要，需要设计新的方法解决上述问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种反射内存网络结点与电信号接口转换的微秒级时延控制方法，来解决半实物仿真系统的数据远距离传输和综合多种电信号接口的实时性问题。

本发明提供的反射内存网络结点与电信号接口转换的微秒级时延控制方法如下：

(S1)以FPGA为控制核心平台，构建母板与多种子板组合的硬件系统；其中，整个系统为反射内存网络的一个结点，母板负责反射内存网络协议的解析、对本地数据帧的处理以及与子板的通信；子板包括LVDS子板、ARINC429子板、RS422子板、RS232子板、1553B子板、A/D采集和D\A输出子板、数字IO子板，用于实现各个电信号通道的收发控制与母板通信，子板和母板之间通过XMC接口进行物理连接，选用基于GTX的Aurora高速串行总线进行通信。

(S2)系统上电后完成初始化：母板各通道进入有限状态机的初始状态，各子板完成基本配置并开启数据收发通道，开始等待数据。