一种基于以太网链路的嵌入式低速数据传输系统的制作方法

一种基于以太网链路的嵌入式低速数据传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于以太网链路的低速数据传输系统，属于工业以太网通信和安防监控以及低速数据传输技术领域。
【背景技术】
[0002]在安防监控和工业以太网中，在传输以太网数据包的同时，往往还需要同时传输多路低速数据，如RS232，RS485和一些监控报警信号。通常有两种解决方式。(I)把一路低速数据封装成IP包，通过网络进行传输，在接收端再解析IP包还原为低速数据信号。这种方式每路低速数据都需要占用独立的IP地址和端口，需要再进行复杂的网络设置和低速数据格式设置之后才能工作，很难做到完全透明传输。这种方式的技术实现需要较为复杂的软件和较多的处理器运算，因此实现成本较高。(2)通过传统光端机的时分复用方式实现，这种方式需要采用高速串并、并串变换芯片，实现的成本较高，且光纤接口为私有协议，不能和其他厂家的设备对接，对以太网业务的兼容互通有极大限制。

【发明内容】

[0003]为了解决现有工业以太网链路中低速数据传输的诸多缺点，发明了嵌入式的低速数据传输系统.本发明采用以太网链路作为传输介质，一般传输距离较远的情况下采用光纤模式的以太网链路100Base — FX接口，把多路低速数据通过高速采样的方式采集数据，然后再使用C P LD或F PGA把数据封装成短帧格式，嵌入到正常的以太网业务码流中进行远程传输。在接收端，把短帧中的采样值恢复成原始的低速数据，从而完成低速数据通过以太网链路的远程传输。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]信号处理过程和系统功能，如图1所示。
[0006]其中数据帧的格式符合以太网物理层的协议要求，分为PREAM BLE(前导码)、数据帧标识和采样值。前导码PREAM BLE为8比特序列10101010，这是以太网物理层要求的用来同步以太网帧的比特序列。后面紧跟的一个比特定义为数据帧标识符，其值为O时，表示低速数据。这个比特实际上是以太网帧中SFD的第一个bit位，当其值为I时，表示以太网数据。所以根据这个比特的值，可以判断当前帧是数据帧还是以太网帧，从而在接收侧实现码流分离。采样值部分，根据需要传输的数据通道数量可以自定义长度，字节中的每个比特位置都可以传输一路低速数据，如果定义一个数据字节，就可以传输8路低速数据。一个数据帧中的前导码、标识符和数据的比特总数应该为字节的整数倍。数据帧格式中的前导码、标识符、各通道数据采样值如图2所示。
[0007]数据帧的插入频率根据低速数据的传输带宽要求而定，一般使用1.25M Hz或2.5MHz的频率就可以满足低速数据至少115200波特率的传输要求。当以太网满负载时，其帧间隙较小，不宜插入更多的数据帧。
[0008]正常传输的以太网帧之间都有至少12个字节的空闲期。本发明设计的数据帧插入到正常以太网帧的空闲期，从而可以和以太网业务一起传输，互不影响。低速数据帧插入机理如图3所示。每个数据帧之间或数据帧和以太网帧之间都满足最小帧间距(IFG)的要求。
[0009]本发明的有益效果是，基于以太网的传输链路，采用嵌入低速“数据帧”的方式传输低速数据，方法简单可靠，节省成本。本发明不需要配置和占用宝贵的IP地址和端口，不需要对设备进行配置，即插即用，便于工程安装、开通和维护。本发明对于低速数据的内容、波特率和格式完全透明，兼容性好。该系统接入普通的以太网光纤接口或电缆接口时，虽然低速数据无法通信，但是以太网业务仍然能够保持正常传输，不会因为低速数据的嵌入而导致以太网连接失败。
【主权项】
1.一种基于以太网链路的嵌入式低速数据传输系统，其特征是，多路低速数据采用高速采样的数据采集方式，嵌入到正常的以太网码流中进行远程传输。2.根据权利要求1所述的嵌入式低速数据传输系统，其特征是使用以太网帧的SF D的第一个b it位值来判定是低速数据帧或以太网帧，以实现码流分离。3.根据权利要求1所述的嵌入式低速数据传输系统，其特征是低速数据帧占用以太网帧之间的空闲带宽。4.根据权利要求1所述的嵌入式低速数据传输系统，其特征是低速数据帧长度可以根据需要传输的低速数据通道数量来定义，字节中的每个比特位置都可以传输一路低速数据。5.根据权利要求1所述的嵌入式低速数据传输系统，其特征是低速数据帧的插入频率依赖低速数据的传输带宽。6.根据权利要求1所述的嵌入式低速数据传输系统，其特征是每个低速数据帧之间或低速数据帧和以太网帧之间都满足最小帧间距(IFG)的要求。
【专利摘要】本发明公开了一种基于以太网链路的嵌入式低速数据传输系统。多路低速数据采用高速采样的数据采集方式，通过CPLD或FPGA使其封装为短帧格式，嵌入到正常的以太网码流中进行远程传输。以太网帧的SFD的第一个bit位用来区分判断低速数据帧和以太网帧。数据帧长度可以根据需要传输的数据通道数量来定义，字节中的每个比特位置都可以传输一路低速数据。数据帧的插入频率依赖低速数据的传输带宽。本发明设计的低速数据帧占用正常以太网帧的空闲期，其插入机理如附图所示，以此实现低速数据和以太网数据的同步传输，互不影响，有效地利用了帧格式中的冗余带宽资源，同时保证了低速数据的内容、波特率和格式完全透明。
【IPC分类】H04L12/28, H04L12/24
【公开号】CN104883283
【申请号】CN201410072438
【发明人】孙秀清
【申请人】上海茁苒信息科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日