該系統(tǒng)以基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)設計的協(xié)議映射模塊為核心，實現(xiàn)了將IEEE1394信號通過光纖通道進行傳輸?shù)墓δ?。仿真結(jié)果表明，該系統(tǒng)能達到1.0625Gb/s的工作速率。

航空電子系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，正在經(jīng)歷從模擬化向數(shù)字化系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，逐步跨入第4代航空電子系統(tǒng)，其主要特點就是在第3代基礎上，以高速大容量的信息交換為基礎，從綜合化向高度綜合化發(fā)展，實現(xiàn)資源共享與數(shù)據(jù)融合，其任務劃分、模塊分配和作業(yè)調(diào)度，都依賴于數(shù)據(jù)網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能，這些性能包括網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、傳輸帶寬、可靠性及數(shù)據(jù)延遲性能等。因此，未來先進航空電子系統(tǒng)中各站點之間的數(shù)據(jù)流將更為復雜，包括射頻、視頻等大流量數(shù)據(jù)，有的節(jié)點速率需求將超過1Gb/s，而現(xiàn)有的低速數(shù)據(jù)總線很難滿足如此高速的數(shù)據(jù)傳輸要求。

美國國家標準委員會于1988年開始制定的光纖通道(Fiber Channel，F(xiàn)C)是一種高速串行總線協(xié)議，不僅具有高帶寬、高可靠性、低延時、傳輸距離遠、拓撲靈活的優(yōu)點，而且支持多種上層傳輸協(xié)議。光纖通道的這一優(yōu)點使得在同一物理接口上運行多種上層通道標準和網(wǎng)絡協(xié)議成為可能。目前已經(jīng)實現(xiàn)的ML-STD-1553到光纖通道協(xié)議的映射，以及ML-STD-1553遠程終端器件與光纖通道互聯(lián)方案的系統(tǒng)綜合，為未來航空電子系統(tǒng)中不同總線的互連提供了一條新的途徑，使得系統(tǒng)在保留傳統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲和協(xié)議的同時，獲得光纖通道所提供的高帶寬服務。

基于此設計思想，本文提出了一種IEEE1394到光纖通道傳輸協(xié)議的映射方案，在此工作基礎上，利用現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)，對所提出的協(xié)議映射方案進行了硬件設計與實現(xiàn)，設計了一個基于FC的IEEE1394光信號傳輸系統(tǒng)。

1 IEEE1394到光纖通道的協(xié)議映射

首先簡要介紹本文提出的一種IEEE1394到光纖通道傳輸協(xié)議的映射方案，更詳細的說明可參考文獻。所提協(xié)議映射方案的基本思想是：在IEEE1394到FC數(shù)據(jù)包的映射過程中，保留FC原來的幀格式形式，將FC幀頭部分中源節(jié)點和目的節(jié)點的地址分別映射為IEEE1394源節(jié)點和目的節(jié)點的地址，并將IEEE1394數(shù)據(jù)包中除了數(shù)據(jù)域外的其他信息映射到FC的64Byte可選幀頭上，數(shù)據(jù)域的信息映射到FC的有效數(shù)據(jù)區(qū)。此外，由于FC一個數(shù)據(jù)幀的有效數(shù)據(jù)區(qū)長度只有2048Byte，而在通道傳輸速率大于200Mb/s，IEEE1394的等時數(shù)據(jù)包或傳輸速率大于400Mb/s時，異步數(shù)據(jù)包的最大有效長度將超出FC有效數(shù)據(jù)區(qū)的大小。因此，當IEEE1394數(shù)據(jù)包的長度超出了FC有效數(shù)據(jù)區(qū)長度時，應該將該數(shù)據(jù)包映射成一個連續(xù)的FC數(shù)據(jù)幀序列。下面以IEEE1394異步數(shù)據(jù)包到FC數(shù)據(jù)幀的映射為例，說明兩種協(xié)議的映射過程。

IEEE1394異步數(shù)據(jù)包及FC數(shù)據(jù)幀格式如圖1，圖2所示。圖3為IEEE1394數(shù)據(jù)幀到光纖通道幀格式映射關系。

對映射過程的說明：

1)目的節(jié)點和源節(jié)點地址由IEEE1394的16位擴充到24位，使網(wǎng)絡規(guī)模變得比單一的IEEE1394網(wǎng)絡要大。

2)T-TYPE用來指明交換消息的傳輸特性，包括交換的傳輸方向和終端-終端(NT-NT)交換的性能定義。在NT-NT類型交換中，將為接收NT提供發(fā)送NT的地址，或者為發(fā)送NT提供接收NT的地址。

3)T—CTL用于實現(xiàn)FC網(wǎng)絡和IEEE1394網(wǎng)絡之間的消息傳輸，實現(xiàn)兩者之間的橋路連接，完成FC網(wǎng)絡終端或網(wǎng)絡控制器與IEEE1394節(jié)點之間的消息傳輸。

4)將IEEE1394中的幀頭CRC校驗和數(shù)據(jù)CRC校驗分開。在IEEE1394數(shù)據(jù)傳輸中，首先進行的是幀頭CRC校驗，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則立即拋棄該幀。所以這里設想將IEEE1394數(shù)據(jù)CRC放在光纖通道數(shù)據(jù)幀的可選幀頭，將幀頭CRC放在光纖通道數(shù)據(jù)幀CRC校驗中，這樣可以先檢測幀頭CRC，節(jié)省系統(tǒng)開銷。

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