一种适配于光纤网络的多类型信息传输方法与流程

1.本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种适配于光纤网络的多类型信息传输方法。


背景技术：

2.在基于光纤网络的数据传输过程中，每一测试设备的数据都需要经由光纤网络实现传输。由于该过程涉及多种类型的测试设备，如模拟量、开关量、rs422串口数据及lvds总线等。若将每一测试设备均直接接入光纤网络，则存在以下问题：
3.(1)需要设计相应数量的光纤总线；
4.(2)需要保证光纤总线与每一测试设备的硬件接口相适配；
5.(3)需要考虑每一测试设备的具体情况；
6.(4)现有方式中，测试设备在接收到上位机的获取数据的指令后才开始采集、传输数据，该过程容易导致传输延时；
7.综上，上述过程无法满足基于光纤网络的数据传输过程中各分布式节点间通讯及数据采集的实时性要求、信号的远距离传输问题，同时，难以适应数据传输过程中所需的复杂的工作时序问题。
8.因此，亟需一种能够适配于光纤网络的多类型信息传输方法，用于满足基于光纤网络的数据传输过程中的实时性、可靠性要求。


技术实现要素：

9.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种适配于光纤网络的多类型信息传输方法，用以解决现有技术无法满足基于光纤网络的数据传输过程中的实时性、可靠性要求的问题。
10.本发明实施例公开了一种适配于光纤网络的多类型信息传输方法，所述方法包括：
11.将各类型的测试设备分别连接至多类型信息传输装置的数据发送端口和数据接收端口，将所述多类型信息传输装置连接至光纤网络；
12.分别采集每一类型的测试设备的测试采样数据并编码，得到相应的数据帧；
13.将所述数据帧转换为光信号，并将所述光纤信号并上传至光纤网络。
14.本实施例在上述方案的基础上，还做出了如下改进：
15.进一步，所述数据帧依次包括以下字段：帧头同步标志、数据源节点id、数据帧已被转发次数、数据长度、高位起始地址、低位起始地址、传输有效数据、校验码，以及，帧结束标志。
16.进一步，所述数据源节点id，用于唯一表征当前信息传输装置的节点id；
17.所述数据长度为传输数据起始地址和传输有效数据的总长度；所述传输数据起始地址由所述高位起始地址和低位起始地址组成；
18.高位起始地址，用于表征当前信息传输装置的专用存储地址，所述专用存储地址与所述数据源节点id相匹配；
19.低位起始地址，用于表征存储当前信息传输装置中每一类型的数据发送端口和数据接收端口的传输所述传输有效数据的起始传输地址，所述起始传输地址与数据发送端口和数据接收端口相匹配；
20.所述传输有效数据，由一个或多个有效数据组成。
21.进一步，通过执行以下操作编码得到数据帧：
22.生成指示数据帧开始的帧头同步标志和数据帧结束的帧结束标志；
23.生成所述数据帧中匹配于当前多类型信息传输装置的信息，包括数据源节点id、数据帧转发次数和高位起始地址；
24.生成所述数据帧中匹配于当前类型的测试设备的测试采样数据的信息，包括数据长度、低位起始地址、传输有效数据和校验码；
25.按照数据帧格式依次组合所生成的信息，得到编码后的数据帧。
26.进一步，所述方法还包括：
27.接收来自光纤网络的光信号并解析得到数据帧；所述光信号由其他多类型信息传输装置或上位机生成；在上位机生成的光信号所对应的数据帧中，数据源节点id为上位机的节点id，高位起始地址为待控制的信息传输装置的专用存储地址，低位起始地址为待控制的信息传输装置的数据发送端口的起始传输地址，传输有效数据为控制数据；
28.判断解析到的数据帧中的数据源节点id是否为当前多类型信息传输装置的数据源节点id，若是，则回收该数据帧；若不是，修改该数据帧中的数据帧转发次数，然后，将该数据帧转换为相应的光信号并传输至光纤网络。
29.进一步，若解析到的数据帧中的数据源节点id不是当前多类型信息传输装置的数据源节点id，还执行：
30.判断数据帧中的高位起始地址是否为当前多类型信息传输装置的高位起始地址，若不是，则丢弃该数据帧；若是，则根据数据帧中的低位起始地址确定匹配的数据接收端口，并将该数据帧中的传输有效数据发送至匹配的数据接收端口。
31.进一步，所述将数据帧中的传输有效数据发送至匹配的数据接收端口，包括：
32.对所述传输有效数据进行数据重构，然后，将重构后的传输有效数据发送至匹配的数据接收端口。
33.进一步，所述数据帧中的每一字段均以16bit为单位；
34.若所述光信号也以16bit为单位，则直接执行数据帧与所述光信号的相互转换；
35.若所述光信号以32bit为单位，则依次组合所述数据帧中的相邻两个字段，然后执行数据帧与所述光信号的相互转换；此时，所述传输有效数据中的有效数据的个数为偶数。
36.进一步，所述数据发送端口、数据接收端口的类型均为模拟量、开关量、rs422串行通讯、1m1553b、4m1553b、can总线或lvds总线。
37.进一步，执行所述方法过程中用到的所述多类型信息传输装置包括：多种类型的数据发送端口、数据接收端口，编码模块，解码模块，以及，光纤收发一体模块；其中，
38.每一类型的数据发送端口的输入端连接相应类型的测试设备的信号输出端，每一类型的数据发送端口的输出端连接编码模块的输入端；
39.每一类型的数据接收端口的输入端接解码模块的输出端、每一类型的数据接收端口的输出端连接相应类型的测试设备的信号输入端；
40.所述光纤收发一体模块的数据输入端连接所述编码模块的输出端、数据输出端连接所述解码模块的输入端、光纤接口与光纤网络相连，所述光纤接口用于与所述光纤网络交互光信号。
41.与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
42.本发明提供的适配于光纤网络的多类型信息传输方法，通过将各类型的测试设备分别连接至多类型信息传输装置的数据发送端口和数据接收端口、并将多类型信息传输装置连接至光纤网络，能够将多种类型的测试设备通过该装置连接至光纤网络，有效降低了测试设备接入光纤网络的难度以及整个网络结构的复杂度，并有效提升了光纤网络的连接可靠性。
43.同时，在传输光信号的过程中，采用边采边转发的方式实现，能够有效提升数据传输过程中的实时性、满足光纤网络的数据传输要求；
44.此外，本发明还对数据帧的格式进行了限定，其中，高位起始地址，用于表征当前信息传输装置的专用存储地址，所述专用存储地址与所述数据源节点id相匹配；低位起始地址，用于表征存储当前信息传输装置中每一类型的数据发送端口和数据接收端口的传输所述传输有效数据的起始传输地址，所述起始传输地址与数据发送端口和数据接收端口相匹配。通过这种方式设置数据帧，能够简化光纤收发一体模块的转发判断过程，同时，也便于解码模块快速确定接收到的数据帧是否发送给当前多类型信息传输装置，若是，还能够根据低位起始地址快速定位传输有效数据作用的数据接收端口。从而保证多类型信息传输装置发出的光信号、上位机下发给多类型信息传输装置的光信号，都能够在光纤网络中可靠、快速地传输。
45.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
46.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
47.图1为本发明实施例中适配于光纤网络的多类型信息传输方法流程图。
48.图2为本发明实施例中适配于光纤网络的多类型信息传输装置的结构示意图。
具体实施方式
49.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
50.本发明实施例公开了一种适配于光纤网络的多类型信息传输方法，流程图如图1所示，所述方法包括：
51.步骤s1：将各类型的测试设备分别连接至多类型信息传输装置的数据发送端口和
数据接收端口，将所述多类型信息传输装置连接至光纤网络；
52.步骤s2：分别采集每一类型的测试设备的测试采样数据并编码，得到相应的数据帧；
53.步骤s3：将所述数据帧转换为光信号，并将所述光纤信号并上传至光纤网络。
54.上述步骤描述了多类型信息传输装置向光纤网络上传光信号的过程。同时，每一多类型信息传输装置还可以作为信号接收装置，此时，执行以下过程：
55.接收来自光纤网络的光信号并解析得到数据帧；所述光信号由其他多类型信息传输装置或上位机生成；在上位机生成的光信号所对应的数据帧中，数据源节点id为上位机的节点id，高位起始地址为待控制的信息传输装置的专用存储地址，低位起始地址为待控制的信息传输装置的数据发送端口的起始传输地址，传输有效数据为控制数据；
56.判断解析到的数据帧中的数据源节点id是否为当前多类型信息传输装置的数据源节点id，
57.若是，表明当前多类型信息传输装置发出的数据帧再次被接收，此时，回收该数据帧；
58.若不是，表明该数据帧为其他多类型信息传输装置的数据帧，与当前多类型信息传输装置无关，此时，修改该数据帧中的数据帧转发次数，然后，将该数据帧转换为相应的光信号并传输至光纤网络。
59.优选地，还可以增加数据帧转发次数的判断过程：若修改后的数据帧转发次数超过转发次数上限，则回收该数据帧，否则，将该数据帧转换为相应的光信号并传输至光纤网络。以避免“流氓帧”在光纤网络中传输。
60.优选地，若解析到的数据帧中的数据源节点id不是当前多类型信息传输装置的数据源节点id，还执行：判断数据帧中的高位起始地址是否为当前多类型信息传输装置的高位起始地址，若不是，表明该数据帧与当前多类型信息传输装置无关，则丢弃该数据帧；若是，表明该数据帧与当前多类型信息传输装置有关，则根据数据帧中的低位起始地址确定匹配的数据接收端口，并将该数据帧中的传输有效数据发送至匹配的数据接收端口。在具体实施过程中，先对所述传输有效数据进行数据重构，然后，将重构后的传输有效数据发送至匹配的数据接收端口。
61.本实施例中用到的多类型信息传输装置的结构示意图如图2所示，该装置包括：多种类型的数据发送端口、数据接收端口，编码模块，解码模块，以及，光纤收发一体模块；其中，每一类型的数据发送端口的输入端连接相应类型的测试设备的信号输出端，每一类型的数据发送端口的输出端连接编码模块的输入端；每一类型的数据接收端口的输入端接解码模块的输出端、每一类型的数据接收端口的输出端连接相应类型的测试设备的信号输入端；所述光纤收发一体模块的数据输入端连接所述编码模块的输出端、数据输出端连接所述解码模块的输入端、光纤接口与光纤网络相连，所述光纤接口用于与所述光纤网络交互光信号。
62.优选地，所述装置还包括设置在所述数据发送端口与所述编码模块之间的数据采集模块；所述数据采集模块，用于分别设置每一类型的数据发送端口的采样参数；还用于根据所设置的采样参数分别采集每一类型的测试设备的测试采样数据，并发送所述测试采样数据至所述编码模块。
63.优选地，所述编码模块，用于分别编码每一类型的测试设备的测试采样数据得到相应的数据帧，并将编码后的数据帧发送至所述光纤收发一体模块，以便所述光纤收发一体模块将编码后的数据帧转换为相应的光信号、并将转换后的光信号传输至光纤网络。
64.优选地，为说明编码模块的编码过程，便于技术人员更好地实施本方案，本实施例示例出了数据帧的可选格式；并以16bit为字段的单位进行实际举例：具体地，所述数据帧依次包括以下字段：
65.(1)帧头同步标志
66.帧头同步标志用于确定数据帧的开头，高8位、低8位分别为帧头同步标志1和帧头同步标志2。在实际实施过程中，帧头同步标志为固定值，如将帧头同步标志固定为0x55aa。
67.(2)数据源节点id
68.数据源节点id用于唯一表征当前信息传输装置的节点id。信息传输装置作为光纤网络中的一个节点，由光纤网络预先分配了独一无二的节点id，是节点的唯一标识。
69.(3)数据帧已被转发次数
70.数据帧已被转发次数用于表示当前数据帧所经过节点的数量。当此转发数大于转发次数上限(如160)时，此数据帧被判定为非法的“流氓帧”不再被转发，做回收处理。
71.(4)数据长度
72.数据长度为传输数据起始地址和传输有效数据的总长度，将数据长度表示为n，则数据长度包括addrh高16bit，addrl低16bit及n-2个有效数据。
73.(5)传输数据起始地址
74.传输数据起始地址包括所述高位起始地址(addrh高)和低位起始地址(addrl低)；具体地，
75.高位起始地址，用于表征当前信息传输装置的专用存储地址，所述专用存储地址与所述数据源节点id相匹配；示例性地，在本实施例中，addrh高16bit的低8位的内容与数据源节点id的低8位的内容相同，如表2所示，通过这种方式，能够便于用户快速、直观地确定每一信息传输装置的数据源节点id和高位起始地址之间的匹配关系，同时降低了编程实现的难度和复杂度。
76.低位起始地址，用于表征存储当前信息传输装置中每一类型的数据发送端口和数据接收端口的传输所述传输有效数据的起始传输地址，所述起始传输地址与数据发送端口和数据接收端口相匹配。
77.(6)传输有效数据
78.所述传输有效数据，由一个或多个有效数据组成。
79.需要说明的是，在信息传输装置对接收到的测试采样数据进行编码的过程中，数据帧中的数据源节点id为当前信息传输装置的数据源节点id，高位起始地址为当前信息传输装置的专用存储地址，低位起始地址为当前类型的测试采样数据对应的数据发送端口的起始传输地址，数据帧中的传输有效数据基于测试采样数据得到。
80.由于在光纤网络的数据传输过程中，光纤网络中的上位机还可能会向各信息传输装置的数据接收端口发送控制数据，因此，光纤网络中的上位机也会按照上述格式生成数据帧，不同的是，在上位机生成的数据帧中，数据源节点id为上位机的节点id，高位起始地址为待控制的信息传输装置的专用存储地址，低位起始地址为待控制的信息传输装置的数
据发送端口的起始传输地址，传输有效数据为具体的控制数据。由于光纤网络中的信息传输装置和上位机均按照上述格式生成数据帧，因此，信息传输装置接收到来自光纤网络的光信号，可以将其解析为数据帧、并通过分析数据帧的方式确定该信号对自身是否有用。
81.低位起始地址与数据接收端口和数据发送端口、传输有效数据相对应。具体的对应关系可根据分配给每一信息传输装置的内存大小，信息传输装置中涉及的数据发送端口、数据接收端口的数量等具体确定，本实施例不作具体限定。同时，为便于用户更好地了解低位起始地址与传输有效数据之间的对应关系，表1还给出了低位起始地址分配及各地址存储的有效数据的示例。
82.同时，需要说明的是，在数据输出的过程中，需要将各类型的数据发送端口的测试采样数据按照表1中的有效数据的形式进行整理，从而得到传输有效数据，低位起始地址用于确定对应的起始传输地址。示例性地，在对开关量数据进行编码时，低位起始地址为0x0002，此时，第1位传输有效数据为开关量采集的12通道的数据；相应地，低位起始地址 1(即低位地址0x0003)中存储的是开关量采集计数器，该计数器用于作为采集该数据的时间戳。
83.表1低位地址分配及各地址存储的有效数据示例
[0084][0085][0086]
(7)校验码
[0087]
校验码可选用crc校验码，数据帧的第5 n个16bit是数据帧的crc校验码，crc校验
码的计算从数据帧的第04个16bit开始一直计算到第4 n个16bit，crc校验算法应采用16bit位宽的国际标准的crc-ccitt数据校验法，即生成多项式为g(x)＝x
16
x
12
x5 1的循环冗余校验法。
[0088]
(8)帧结束标志；
[0089]
数据帧的第6 n个16bit为帧结束标志，用来标示数据帧的结尾，此16bit固定为0xffff。
[0090]
数据帧示例如表2所示。
[0091]
表2数据帧示例
[0092][0093]
优选地，所述编码模块通过执行以下操作编码每一类型的测试设备的测试采样数据得到相应的数据帧：
[0094]
生成指示数据帧开始的帧头同步标志和数据帧结束的帧结束标志；
[0095]
生成所述数据帧中匹配于当前多类型信息传输装置的信息，包括数据源节点id、数据帧转发次数和高位起始地址；具体地，首次编码的数据帧的数据帧转发次数为0；
[0096]
生成所述数据帧中匹配于当前类型的测试设备的测试采样数据的信息，包括数据长度、低位起始地址、传输有效数据和校验码；具体地，先根据测试采样数据所对应的数据发送端口确定低位起始地址，然后按照表1的格式整理测试采样数据并形成传输有效数据，接着确定数据长度，最后根据数据长度、低位起始地址、传输有效数据生成对应的校验码。
[0097]
按照数据帧格式依次组合所生成的信息，得到编码后的数据帧。
[0098]
本实施例中的光纤收发一体模块，除将编码模块输出的数据帧进行光信号转换、传输外，还接收来自光纤网路的光信号。具体地，所述光纤收发一体模块，用于接收来自光纤网络的光信号并解析得到数据帧，并判断解析到的数据帧的数据源节点id是否为当前多类型信息传输装置的数据源节点id，若是，则回收该数据帧；若不是，则将该数据帧传输给所述解码模块；同时，修改该数据帧的数据帧转发次数，然后，将该数据帧转换为相应的光
信号并传输至光纤网络。
[0099]
在数据帧和光信号的相互转换过程中，当所述数据帧中的每一字段均以16bit为单位时，若所述光信号也以16bit为单位，则直接执行数据帧与所述光信号的相互转换；若所述光信号以32bit为单位，则依次组合所述数据帧中的相邻两个字段，然后执行数据帧与所述光信号的相互转换；此时，所述传输有效数据中的有效数据的个数为偶数。
[0100]
优选地，在本实施例中，所述解码模块，用于解码接收到的数据帧，得到所述数据帧中的高位起始地址、低位起始地址和传输有效数据；若该高位起始地址不是当前多类型信息传输装置的高位起始地址，则丢弃该数据帧；若是，则根据该低位起始地址确定匹配的数据接收端口，并将该数据帧中的传输有效数据发送至匹配的数据接收端口。
[0101]
优选地，所述装置还包括设置在所述解码模块和所述数据接收端口之间的数据重构模块；所述数据重构模块，用于基于所述数据接收端口的重构参数重构所述传输有效数据，并将重构后的传输有效数据发送至匹配的数据接收端口。
[0102]
优选地，本实施例中的所述数据发送端口、数据接收端口的类型均为模拟量、开关量、rs422串行通讯、1m1553b、4m1553b、can总线或lvds总线。需要说明的是，由于不同类型的端口采集和接收数据的方式不同，因此，各类型对应的所述数据发送端口、数据接收端口采集数据和接收数据的方式也存在区别。实际实施过程中，技术人员可根据类型来设置相应的数据发送端口、数据接收端口。示例性地，在图1中，模拟量对应的数据发送端口为a/d转换端口，模拟量对应的数据接收端口为d/a转换端口；开关量对应的数据发送端口和数据接收端口均为电平转换端口；rs422串行通讯对应的数据发送端口和数据接收端口均为信号调理端口。
[0103]
需要说明的是，若数据发送端口与数据接收端口的类型相同，则数据发送端口的采样参数与数据接收端口的重构参数相匹配。示例性地，模拟量或开关量类型的数据发送端口，采样参数为采样频率；模拟量或开关量类型的数据接收端口，重构参数为重构频率。这里，采样频率与重构频率应该保持一致。
[0104]
此外，对于rs422串行通讯类型，数据发送端口的采样参数和数据接收端口的重构参数均包括波特率，奇偶校验位；
[0105]
对于1m1553b和4m1553b类型，数据发送端口的采样参数和数据接收端口的重构参数均包括工作模式和bc\rt\mt。
[0106]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
[0107]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。