[发明专利]一种用于分布式控制器光纤通信协议及其实现装置

权利要求书

1.一种用于分布式控制器光纤通信协议，其特征在于：

消息队列由S₁、S₂……S_n节点数据帧和M节点指令帧组成；

每个指令周期由M节点发起，M节点将各S节点信息形成指令帧信号写入M指令帧站队区，并向S₁节点发出；

S₁节点检测到指令帧信号后，将指令帧存入M指令帧站队区，并向下一个S节点转发指令帧，以此类推，S_n节点将指令帧发送给M节点并覆盖M指令帧站队区；

对于S₁节点，数据帧直接向下一节点传送；对于S_n(n≥2)节点，接收上一节点数据帧和本节点数据帧，形成一个新的消息队列向下一节点传输；以此类推，S_n节点的消息队列包含所有S节点的数据帧向M节点传输；

M节点检测到数据帧信号后，将数据帧写入消息队列的各节点数据帧站队区，与之前接收并覆盖的指令帧形成一个完整的消息队列。

2.一种权利要求1所述光纤通信协议的实现装置，其特征在于：包括CPU读写接口、GTP接收端口、GTP发送端口、消息队列检阅区、接收数据FIFO、发送数据FIFO、CPU端口状态机、接收端口状态机、发送端口状态机、以及地址切换开关；

CPU读写接口：提供CPU双向数据接口，输入CPU中断信号，输出CPU读写逻辑；

GTP接收端口：输入接收总线串行数据，输出并行接收数据1、GTP按收控制逻辑；

GTP发送端口：接收并行发送数据2、GTP发送控制逻辑；输出发送总线串行数据；

消息队列检阅区：输入CPU数据、CPU读写逻辑、并行接收数据2、装置读写地址、逻辑；输出并行发送数据1；消息队列检阅区用于存取消息队列，由S₁、S₂……S_n节点数据帧和M节点指令帧组成，各帧在队列中的位置约定统一，对于M节点，使用整块消息队列检阅区，对于Sn节点，使用M指令帧站队区和S1～Sn数据帧站队区；

接收数据FIFO：输入并行接收数据1、GTP接收控制逻辑、RXFIFO控制逻辑；输出并行接收数据2；

发送数据FIFO：输入并行发送数据1、TXFIFO控制逻辑；输出并行发送数据2、GTP发送控制逻辑；

CPU端口状态机：输入CPU读写逻辑，输出CPU写RAM完成信号；当检测到CPU写RAM时，对数据字进行计数，当计数溢出时，产生CPU写RAM完成信号；

对于M节点，CPU只向消息队列中写入指令帧，对于S节点，CPU只向消息队列中写入数据帧；

接收端口状态机：输入GTP接收控制逻辑、读RAM完成信号、CPU写RAM完成信号；输出CPU中断信号，接收数据写地址、逻辑，指令或数据写RAM完成信号，输入输出RXFIFO控制逻辑；

对于M节点：有接收指令和接收数据两种大状态，接收指令完成后，不产生CPU中断信号；接收数据完成后，产生CPU中断信号，通知DSP读取消息队列中各子控制器的数据及返回指令；

对于S₁节点：只有接收指令一种状态，接收指令完成后，产生CPU中断信号，通知CPU读取指令,产生指令写RAM完成信号，通知发送端口状态机向下一节点转发指令；

对于S₂～S_n节点：有接收指令和接收数据两种大状态；接收指令完成后，产生CPU中断信号，通知CPU读取指令，产生指令写RAM完成信号，通知发送端口状态机向下一节点转发指令；接收数据完成后，如果检测到本节点CPU写RAM信号有效，产生数据写RAM完成信号，通知发送端口状态机向下一节点转发数据；

发送端口状态机：输入数据或指令写RAM完成信号；输出发送数据读地址、逻辑，TXFIFO控制逻辑，读RAM完成信号；

对于M节点：只有发送指令一种大状态，GTP端口发送状态机将消息队列检阅区中的指令帧写入TXFIFO，向接收端口状态机产生读RAM完成信号；

对于S₁节点：有发送数据和转发指令两种大状态；所述发送数据只包括本节点数据；当检测到接收端口状态机输出的数据或指令写RAM完成信号有效时，将消息队列检阅区中的数据帧或指令帧写入TXFIFO，并产生读RAM完成信号；

对于S₂-S_n节点：有发送数据和转发指令两种大状态；所述发送数据包括本节点数据和转发上一节点数据；当检测到接收端口状态机向输出的指令写RAM完成信号后，将消息队列检阅区中的指令帧写入TXFIFO，并产生写RAM完成信号；当接收上一节点数据帧完成，并检测到本节点CPU写数据完成，将消息队列检阅区中的数据帧写入TXFIFO，并产生写RAM完成信号；

地址切换开关：输入数据或指令写RAM完成信号、读RAM完成信号、接收数据写地址、逻辑、发送数据读地址、逻辑；输出装置读写地址、逻辑；

初始化时，装置读写地址、逻辑由接收端口状态机使用，当接收端口状态机产生数据或指令写RAM完成信号时，装置读写地址、逻辑交给发送端口状态机使用，当产生读RAM完成信号时，再将装置读写地址、逻辑交给接收端口状态机，如此往复。