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发布时间:2024-02-25 20:55:19 PLC
  在高速串行收发器中,3HNA024871-001内置有 8 B/10 B 解码器可以检查出单比特错误,同时还内置有CRC 校验器,能够有效发现错误并纠正单比特错误。利用这两种方案能够将错误有...

  在高速串行收发器中,3HNA024871-001内置有 8 B/10 B 解码器可以检查出单比特错误,同时还内置有CRC 校验器,能够有效发现错误并纠正单比特错误。利用这两种方案能够将错误有效反馈给上层进行处理。

  2.3 RS422模块设计

  图 5 所示为 RS 422 模块。该模块主要由UART 模块、控制模块和RS 422 接口电路组成。

  UART 在Avalon 总线体系里是一个常用的字符型外围设备[7],为Altera FPGA上的嵌入式系统和外部设备提供了串行字符流通信方式。主控制模块的主要功能单元为UART 控制、地址匹配和数据打包等。同时控制模块内嵌 3 个Avalon 主端口和 1 个Avalon 从端口,通过 Avalon 总线与其他模块进行数据交互。

  3 主要功能及性能指标测试

  3HNA024871-001测试时搭建由虚拟机和实物设备构成的半实物仿真系统验证基于反射内存的多功能板卡的各项功能及性能。

  3.1 反射内存网络功能测试

  测试网络采用由三个节点、光纤互联组成的环状链路, 其中一个网络节点接入RS 422 设备,测试是否能构成共享内存网络。测试模型如图 6 所示。

  在广播通讯测试中,节点 0 计算机作为数据源发送数据 包,环路节点 1、2 收到数据包后执行存储操作,同时按序转 发数据包。当数据包回到节点 0 时,该节点删除数据包,不 再转发,最后将 3 个节点的内存数据读取比较。本次测试用大 小为 12 字节的数据包进行了长时间连续测试。实际测试结果 表明传输中的误码率低于 10-15。

  3.2 RS 422 功能测试

  测试 2 模型和测试 1 一致。节点 3上的 RS 422 设备作为 数据源广播大小为 12 字节的数据包,最后比较各节点内存数 据。3HNA024871-001每个通道按照三种波特率 9 600 b/s、115.2 Kb/s、1 Mb/s 和字长 8 位、9 位共 6 种组合方式分别测试,设备收发的数据 和各节点内存区数据完全一致。

  3.3 网络传输速率测试

  测试 3 沿用测试 1 的测试模型。宿主机读写采用 DMA 方式,测试时,节点 0 宿主机发起数据写传输,发起的同时开 启 RTX 系统提供的 0.1 ms 时钟,当数据通过环形网络更新完 毕时则停止计时,得到数据写速率。每次发送 100 个数据包, 发送 500 次,有效数据总量为 200 000 MB。试验数据如表 1 所列。通过宿主机读内存数据,每次读100 个数据包,读500次, 有效数为 200 000 MB,得到数据读速率。数据读测试如表 2 所列。

  在数据量较小时,传输速率不高,因为大部分时间开销 都在中断的传输和逻辑判断中。当发送数据变大时,传输速 率较快,并趋于稳定。

  3.4 传输延时测试

  3HNA024871-001传输延时包括节点间延时和节点内延时,测试模型如图 7所示。相邻节点之间完成数据发送接收过程的延时测试,需要依次经过发送节点发送单元、光电收发器、光纤、光电收发器、接收节点接收单元,其中光纤长度为 10m。通过 100 次测试单板自收发,可测得节点与节点间的时延平均为 244.4ns。节点内部处理相邻节点发送的数据并转发时会造成延时。完成以上一次收发需要经过两次节点间时延和一次节点内时延。经过 100次测试,得出节点内平均时延为 263.2 ns。

  4 结 语

  通过一系列实验测试证明,基于反射内存的多功能通讯板卡设计合理,满足高速(带宽最高为 30 MB/s)、可靠(误码

  率低于10-15)、可预测(时延是深亚微秒级)、多功能(支持多模式的RS 422)等要求。目前,该板卡已应用在虚拟仿真平台。需要指出的是,该板卡上还集成了 RS 232、1533B、CAN 等通讯模块,改动FPGA 程序即可扩展板卡的通讯能力。

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