基于1394总线异步流包的两级过滤.pdf

基于 1394 总线异步流包的两级过滤甘伟杜壮壮渊西安石油大学袁陕西 西安 710065冤IEEE 1394 作为工业标准的高速串行总线袁 是美国 Apple公司定义的袁称之为野火线冶遥 具有热插拔尧传输距离长尧延迟低尧高带宽等特点咱1暂遥 使其广泛应用于计算机尧数码摄像机尧工业控制甚至于航空航天等领域遥 在 IEEE 1394 总线的应用中袁有大量不同的异步流消息进行传输袁为了提取关键的飞行数据袁必须对 1394 的异步流消息包进行过滤袁并上报软件系统咱2-3暂遥本文首先对 1394消息的异步流包的组成进行分析袁再进行事务层与链路层两级过滤接口设计袁保证异步流消息传输的可靠性遥1异步流包头格式的构成1394 异步流包基本由包头尧ASM 头尧数据负载尧包尾四部分构成咱4-5暂遥 1394 包头的格式如表 1 所示袁其中数据长度 16 位袁标签 2 位袁通道号 6 位袁事务代码 4 位袁同步码 4 位遥表 1异步流消息包包头格式1冤数据长度遥 据长度应指定包中数据字节的数量袁包含ASM头尧有效负载数据和包尾袁为无符号短整数渊16 字节冤遥 有效数据区的实际字节数可以用数据长度减去 ASM 头渊16 字节冤和包尾渊16 字节冤的长度来数计算遥2冤标签遥标签区域表示数据按照等时包渊00=格式化袁01耀11保留冤的格式传输遥3冤通道遥 通道标识了异步流包的节点遥4冤事务代码遥 事务代码应被设置为二进制 1010袁表明数据包类型为异步流包遥5冤同步码遥 设置为 0遥第一级过滤是根据接收 1394 异步流消息包头的通道号进行过滤袁本设计总共有两个通道进行异步流消息的接收曰第二级过滤根据其事务代码判断其是否为异步流消息进行过滤遥2设计与实现2.1 硬件结构本文提出的基于 1394 异步流包的两级过滤的逻辑电路内嵌在 1394 事务层袁如图 1 所示遥 逻辑电路外围主要通过专用的1394 链路层尧物理层芯片以及 孕悦陨耘 主机接口进行连接遥2.2 逻辑电路结构逻辑电路模块如图 2 逻辑模块框图所示袁 主要分为数据接收缓存区模块尧状态与寄存器控制模块尧链路层 Mc 接口模块遥本设计数据通过 Mc 接口模块进行接收异步流数据包遥数据缓存区院主要暂存接收数据遥状态与寄存器控制模块院在本设计中袁接收通过主机 PCI耘接口模块进行配置的接收消息使能信号与链路层配置信息袁并将其发往 Mc 模块遥链路层 Mc 接口模块院 接收状态与控制寄存器模块的消息包包头信息包含数据长度袁通道号与事务代码等配置信息袁并配置链路层芯片的寄存器的访问信号与控制信号袁 开始通过链路Two-stage Filtering Based on 1394 Bus Asynchronous Stream Packets摘要院IEEE 1394 总线具有高可靠性尧低延迟尧带宽高尧实时性强等特点袁广泛应用于工业领域和航空航天领域遥对 1394异步流消息包的特征进行了分析袁提出了一种基于 5643 协议的 1394 异步流消息包的过滤方式袁采用 FPGA 实现 1394 异步流消息的两级过滤遥 通过不同的场景进行验证与测试袁该方法满足 1394 总线的过滤要求遥关键词院1394曰链路层芯片曰异步流消息Abstract:IEEE 1394 bus has the characteristics of high reliability,low latency,high bandwidth and strong real-timeperformance,and is widely used in industrial and aerospace fields.In this paper,the characteristics of 1394 asynchronousstream message packets are analyzed,and a filtering method of 1394 asynchronous flow message packets based on 5643protocol is proposed,and FPGA is used to realize two-level filtering of 1394 asynchronous stream messages.Through veri鄄fication and testing in different scenarios,this method meets the filtering requirements of the 1394 bus.Keywords:1394,link layer chips,asynchronous stream messages图 1硬件结构框图图 2逻辑模块框图基于 1394 总线异步流包的两级过滤56叶工业控制计算机曳圆园圆3 年第 猿6 卷第 8 期渊上接第 55 页冤看护者或监护人实时掌握老人身体信息遥 移动端 App 数据处理流程如图 7 所示遥猿结束语本文设计并实现了基于物联网技术的智能养老服务系统方案遥 该方案在物联网感知层充分利用各类智能化生命体征采集设备尽可能全面准确地获取各项体征参数曰传输层利用 NB-IoT渊窄带物联网冤技术将感知层获取的各类数据汇聚至智能养老服务云平台服务器进行分析处理曰 在应用层设计中袁Web 端和移动端均可以获取并直观监测数据袁看护者尧监护人通过的智能终端及时掌握老人的基本健康信息和是否出现异常情况遥 除了家属或者社区看护人员可以及时了解老人身体情况袁 专业的医疗团队也可以根据大数据进行科学有效的分析以及预警与干预遥参考文献咱员暂白建军.多功能护理服务机器人的设计与研究咱D暂.南昌院南昌大学袁2010咱圆暂邬渊.基于物联网的智慧养老系统的研究咱D暂.兰州院兰州大学袁2018咱猿暂朱静宜.基于可穿戴设备智慧养老服务平台的构建咱J暂.软件工程袁2016袁员怨渊员冤院猿怨原源员咱源暂曾郁文袁侯文华.大数据背景下智慧养老服务运营与体系构建的思考咱J暂.信息系统工程袁2021渊怨冤院员源缘原员源苑袁员缘员咱缘暂宋涛袁杨进进.NB-IoT 技术以及在智慧水务系统应用的探讨咱J暂.电子世界袁2018渊员愿冤院员愿圆原员愿猿咱远暂熊保松袁李雪峰袁魏彪.物联网 NB-IoT 开发与实践咱M暂.北京院人民邮电出版社袁2020咱苑暂林剑萍.基于窄带物联网的智能路灯监控系统设计咱J暂.绵阳师范学院学报袁2019袁猿愿渊缘冤院猿怨原源猿袁缘园咱收稿日期院圆园圆圆-12-29暂层芯片中进行第一次消息过滤袁 同时根据接收状态与控制寄存器模块配置 1394 异步流消息的事务代码进行第二次过滤遥过程是 Mc 接口模块将配置链路层模块的寄存器袁 并接收链路层GRF 中的异步流数据包袁通过包头事务码进行第二次过滤遥链路层院通过接收事务层的配置信息袁配置控制寄存器和等时通道接收寄存器袁进行第一级异步流消息包的过滤遥3链路层片寄存器配置控制寄存器院控制寄存器为 32 位袁次序为 31 到 0 位袁在本设计中配置第 2 位和第 1位袁 这两位分别表示通道 IR PORT2 和 IR PORT1的使能位袁第 2 位或者第 1 位位段为 1 时袁当输入的异步流包的通道号与 IR PORT2 和 IR PORT1 的通道号相同袁 对应节点将接收此异步流包遥等时接收通道寄存器院此寄存器存储当前等时通道情况袁 一个异步流包需要同时通过标签通道和通道号通道袁必须同时保证通过标签(TAG)1 和IR PORT2尧或通过标签(TAG)2 和 IR PORT2袁才能被芯片接收遥 等时接收通道寄存器为 32 位袁次序为 31 到 0 位遥 其中31:30表示 TAG1袁29:24表示 IR PORT1袁23:22表示 TAG2袁21:16表示 IR PORT1袁第 3 位为 IRCVALL袁第 0 位为 MONTAG遥31:30位段为端口 1 的 TAG遥 当此寄存器的 MONTAG 位段为1尧IRCVALL 为 0 时袁若异步流包所携带的 tag 位段与 TAG1 或TAG2 均不符合袁此异步流包将不会被接收曰若 MONTAG 位段为 0袁所有异步流包均能够通过 TAG 通道袁能否接收还需要查询 IRPORT 情况遥 29:24位段为端口 1 的 channel_number遥 若IRCVALL 为 1袁此位段无效袁所有等时/异步流包均能够通过 IR鄄PORT袁能否接收还需要查询 TAG 情况曰当 IRCVALL 为 0袁若控制寄存器的 IRP1EN 位段为 1袁异步流包中的 channel_number与此位段相同的数据包将被接收曰TAG2 与 IR PORT2 同理遥 若IRP1EN 位段为 0袁所有等时/异步流包均不能通过 IRPORT1遥若一个异步流包既不被 IRPORT1 接收袁也不被 IRPORT2 接收袁此数据包将被丢弃袁形成第一级过滤遥4结束语本文通过基于 FPGA 实现了异步流消息包的两级过滤袁其中通过配置链路层片的寄存器袁 检测异步流消息包 TAG 和CHANNEL袁实现第一级的异步流消息的过滤袁链路层第一级过滤好的异步流消息发往事务层中 Mc 接口模块袁 该模块通过异步流消息包的包头事务代码匹配袁成功地过滤了异步流消息袁相较传统的过滤方法袁其占用硬件资源更少遥参考文献咱1暂张雪园.浅谈 1394 总线技术咱J暂.科技风袁2020渊8冤院1袁14咱2暂苏飞强.1394 总线故障注入系统软件设计与验证咱D暂.西安院西安理工大学袁2018咱3暂王绮卉袁田泽袁赵彬.机载 1394 总线技术分析咱J暂.航空计算技术袁2018袁48渊5冤院207-210咱4暂杨峰袁王绮卉.光纤 1394 总线应用研究咱J暂.航空计算技术袁2018袁48渊5冤院166-167袁171咱5暂杨峰袁陈伟袁王宣明袁等.1394 总线关键协议分析与研究咱J暂.电子技术应用袁2016袁42渊6冤院7-9袁16咱收稿日期院圆园圆圆-12-25暂图 6系统云平台采集数据查询图 7移动端 App 数据处理流程57