多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換器，具體公開一種多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，包括有轉(zhuǎn)換器本體，轉(zhuǎn)換器本體上設(shè)有供電輸出接口及多種數(shù)據(jù)接口，轉(zhuǎn)換器本體內(nèi)包括有一CPU、分別與CPU通信連接的WiFi模塊及串口模塊，還包括一外設(shè)的USB模塊；所述CPU采用PowerPC?QorIQ系列通信處理器；WiFi模塊采用包括有無線接口且集成有內(nèi)部可配置的以太網(wǎng)交換機(jī)的無線路由器芯片，WiFi模塊通過以太網(wǎng)交換機(jī)與CPU進(jìn)行通信；串口模塊采用集成有多種類和數(shù)目串行總線的FPGA芯片，USB模塊采用USB外設(shè)控制器；CPU、WiFi模塊及串口模塊分別與其對應(yīng)的數(shù)據(jù)接口通信連接。本發(fā)明集成串口轉(zhuǎn)Wi-Fi功能、無線路由器功能、ARINC429航空總線無線傳輸功能，具有接口數(shù)量多、接口集中、設(shè)備通用性高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換器，尤其涉及一種多用途的無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。

【背景技術(shù)】
[0002] ARINC429總線協(xié)議是由美國航空電子工程委員會(huì)（Airlines Engineering Committee)于1977年7月提出的航空電子總線，是當(dāng)今眾多航空器所使用的最主流的總線 協(xié)議之一。
[0003] 過去航空設(shè)備采用的航空總線種類各異（如ARINC453、ARINC461/568、ARINC573、 ARINC575、ARINC582)，很難互相兼容。現(xiàn)代飛機(jī)電子系統(tǒng)要求各機(jī)載航空設(shè)備使用統(tǒng)一的 航空總線，方便系統(tǒng)集成。ARINC429就是在這種需要下形成規(guī)范。
[0004] 電子飛行包（EFB)的定義源于上世紀(jì)70年代末，最初的核心目的是用以替代繁重 的紙質(zhì)文件，而時(shí)至今日電子飛行包系統(tǒng)早已不是簡單的數(shù)字化紙質(zhì)文檔，而是涉及地空 寬帶通信、地面飛行服務(wù)、機(jī)載信息處理、航空情報(bào)分析、數(shù)字航圖解讀、飛行性能計(jì)算、后 期機(jī)務(wù)維護(hù)、飛行安全保證等多業(yè)務(wù)領(lǐng)域、跨地空平臺的"數(shù)字化航空系統(tǒng)（DFS) "的前臺展 示終端。電子飛行包應(yīng)用的主要數(shù)據(jù)來源為RS232、RS422、RS485等串口輸出的機(jī)載設(shè)備及 航電ARINC429總線中的數(shù)據(jù)。
[0005] 基于以上原因，如何高效、便捷的從各類串口、總線讀取、傳輸數(shù)據(jù)成為了重要問 題。當(dāng)前ARINC429總線數(shù)據(jù)主要采用有線方式傳輸，如使用：429轉(zhuǎn)USB，429轉(zhuǎn)PCI等設(shè)備， 這些設(shè)備使用煩瑣，需多次使用計(jì)算機(jī)與之連接調(diào)整參數(shù)、設(shè)定工作接口，智能性極低。且 有線傳輸方式會(huì)在傳輸距離、安裝走線、設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等多方面產(chǎn)生不便、產(chǎn)生隱患， 即便通過有線方式進(jìn)行無線擴(kuò)展也會(huì)大大增加設(shè)備占用空間，減低集成程度。同時(shí)采用USB 有線方式還需開發(fā)、安裝驅(qū)動(dòng)程序，增加設(shè)備運(yùn)行負(fù)擔(dān)，造成不必要的軟件研制工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，提出一種多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其集成串口轉(zhuǎn)Wi-Fi功能、 無線路由器功能、ARINC429航空總線無線傳輸功能，具有接口數(shù)量多、接口集中、設(shè)備通用 性1?等優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其包括有轉(zhuǎn)換器本 體，所述轉(zhuǎn)換器本體上設(shè)有供電輸出接口及多種數(shù)據(jù)接口，該轉(zhuǎn)換器本體內(nèi)包括有一 CPU、 分別與CPU通信連接的WiFi模塊及串口模塊，還包括一外設(shè)的USB模塊；所述CPU采用 PowerPC QorlQ系列通信處理器，用于與WiFi模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并對串口模塊和USB模塊 進(jìn)行訪問；所述WiFi模塊采用包括有無線接口且集成有內(nèi)部可配置的以太網(wǎng)交換機(jī)的無 線路由器芯片，WiFi模塊通過該以太網(wǎng)交換機(jī)與CPU進(jìn)行通信；所述串口模塊采用集成有 多種類和數(shù)目串行總線的FPGA芯片，USB模塊采用USB外設(shè)控制器；CPU、WiFi模塊及串口 模塊分別與其對應(yīng)的數(shù)據(jù)接口通信連接。
[0008] 其中，所述轉(zhuǎn)換器本體上設(shè)有一路供電輸出接口及7類數(shù)據(jù)接口，該7類數(shù)據(jù)接 口分別為標(biāo)準(zhǔn)RJ45以太網(wǎng)接口、標(biāo)準(zhǔn)RS232接口、標(biāo)準(zhǔn)RS422接口、標(biāo)準(zhǔn)RS485接口、無線 Wi-Fi 接口、標(biāo)準(zhǔn) USB 接口，及 ARINC429 接口。
[0009] 具體的，所述CPU可以采用PowerPC QorlQ系列的P2020通信處理器。
[0010] 可選擇的，所述WiFi模塊可以采用Broadcom公司的BCM5357無線路由器芯片。
[0011] 本發(fā)明中，所述BCM5357無線路由器芯片上設(shè)有無線接口，以及集成了 5個(gè)以太網(wǎng) 口且內(nèi)部可配置的以太網(wǎng)交換機(jī)；該BCM5357無線路由器芯片內(nèi)部還包括有一個(gè)MIP32的 處理器，用于對無線接口及以太網(wǎng)口進(jìn)行管理，并對外提供網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置服務(wù)。
[0012] 其中，所述5個(gè)以太網(wǎng)口中的任何一個(gè)以太網(wǎng)口均可設(shè)置為WAN 口，WiFi模塊通 過該WAN 口與CPU通信。
[0013] 進(jìn)一步地，所述串口模塊可以采用Xilinx的Spartan6系列FPGA芯片。
[0014] 本發(fā)明中，所述FPGA芯片通過一 PCIe接口與CPU無縫連接；該FPGA芯片內(nèi)包括 有三個(gè)串口控制器、一 429發(fā)送控制器及429接收控制器，該三個(gè)串口控制器分別通過一 RS232發(fā)送器、一 RS422發(fā)送器、一 RS485控制器與轉(zhuǎn)換器本體上的4路標(biāo)準(zhǔn)RS232接口、4 路標(biāo)準(zhǔn)RS422接口及4路標(biāo)準(zhǔn)RS485接口對應(yīng)連接；所述429發(fā)送控制器、429接收控制器 分別通過一 ARINC429發(fā)送器及ARINC429接收器與轉(zhuǎn)換器本體上的2路ARINC429數(shù)據(jù)接 收接口、2路ARINC429數(shù)據(jù)發(fā)送接口對應(yīng)連接。
[0015] 再者，所述USB模塊可以采用cypress公司的EZ-USB FX3外設(shè)控制器。
[0016] 此外，所述轉(zhuǎn)換器本體內(nèi)還設(shè)有一 WIFI收發(fā)控制器，CPU通過該WIFI收發(fā)控制器 與一 windows操作系統(tǒng)的用戶終端通信聯(lián)系。
[0017] 本發(fā)明的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其具備無線Wi-Fi模塊，能顯著降低連線、接口 困擾，提高設(shè)備通用性，降低使用成本，其支持Station及AP兩種無線網(wǎng)絡(luò)模式，大大提高 設(shè)備使用及組網(wǎng)靈活程度，豐富用戶使用手段；同時(shí)，其設(shè)備接口種類豐富，具備7類數(shù)據(jù) 接口及一路供電輸出接口，可同時(shí)連接多臺外設(shè)進(jìn)行工作，適用性強(qiáng)、使用場景多樣；再者， 其具有接口種類齊全，接口數(shù)量充足，設(shè)備使用方式靈活，配置簡單，攜帶方便，功耗低等主 要特點(diǎn)，且具備無線路由器功能，可以真正實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1為本發(fā)明多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器一種具體實(shí)施例的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明中RS232總線接收的實(shí)現(xiàn)框圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明中ARINC429總線接收的實(shí)現(xiàn)框圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明中ARINC429總線發(fā)送的實(shí)現(xiàn)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其包括有轉(zhuǎn)換器本體10,所 述轉(zhuǎn)換器本體10上設(shè)有供電輸出接口（未圖示）及多種數(shù)據(jù)接口，該轉(zhuǎn)換器本體10內(nèi)包括 有一 CPU20、分別與CPU20通信連接的WiFi模塊及串口模塊，還包括一外設(shè)的USB模塊；所 述CPU20采用PowerPC QorlQ系列通信處理器，用于與WiFi模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，該CPU20可 以直接控制WiFi模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，并對串口模塊和USB模塊進(jìn)行訪問；所述WiFi模塊采 用包括有無線接口且集成有內(nèi)部可配置的以太網(wǎng)交換機(jī)31的無線路由器芯片，WiFi模塊 通過該以太網(wǎng)交換機(jī)31與CPU20進(jìn)行通信；所述串口模塊采用集成有多種類和數(shù)目串行總 線的FPGA芯片41，USB模塊采用USB外設(shè)控制器；CPU20、WiFi模塊及串口模塊分別與其對 應(yīng)的數(shù)據(jù)接口通信連接。本發(fā)明的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器具備無線Wi-Fi模塊，能顯著降 低連線、接口困擾，提高設(shè)備通用性，降低使用成本，其支持Station及AP兩種無線網(wǎng)絡(luò)模 式，大大提高設(shè)備使用及組網(wǎng)靈活程度，豐富用戶使用手段；同時(shí)，其設(shè)備接口種類豐富，可 同時(shí)連接多臺外設(shè)進(jìn)行工作，自身支持110V-240V AC交流供電及28VDC直流供電，適用性 強(qiáng)、使用場景多樣；其還具有接口種類齊全、接口數(shù)量充足、設(shè)備使用方式靈活、配置簡單、 攜帶方便、功耗低等主要特點(diǎn)，同時(shí)該設(shè)備具備無線路由器功能，能夠真正實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
[0025] 其中，所述轉(zhuǎn)換器本體10上設(shè)有一路供電輸出接口及7類數(shù)據(jù)接口，該7類數(shù)據(jù) 接口分別為標(biāo)準(zhǔn)RJ45以太網(wǎng)接口 11、標(biāo)準(zhǔn)RS232接口 12、標(biāo)準(zhǔn)RS422接口 13、標(biāo)準(zhǔn)RS485 接口 14、無線Wi-Fi接口 15、標(biāo)準(zhǔn)USB接口 16,及ARINC429接口。在本發(fā)明具體實(shí)施例中， 所述標(biāo)準(zhǔn)RJ45以太網(wǎng)接口 11有4路，標(biāo)準(zhǔn)RS232接口 12有4路，標(biāo)準(zhǔn)RS422接口 13有4 路，標(biāo)準(zhǔn)RS485接口 14有4路，無線Wi-Fi接口 15有一路，ARINC429接口有4路，其中包 括兩路ARINC429數(shù)據(jù)接收接口 17,兩路ARINC429數(shù)據(jù)發(fā)送接口 17'。本發(fā)明的多用途無 線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器接口種類、數(shù)量豐富，大大提升了設(shè)備的可用性。
[0026] 在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述CPU20可以采用PowerPC QorlQ系列的P2020通信 處理器。該P(yáng)2020通信處理器除了一如既往地繼承了 PowerPC系列處理器功耗低（P2020 最小系統(tǒng)功耗僅需4w)、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)外，更集成了 2個(gè)高性能PowerArchitecture e500內(nèi)核，從而為系統(tǒng)提供了強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)處理能力。此外該P(yáng)2020通信處理器更提供以下 的豐富外圍接口 ：3個(gè)lO/lOO/lOOOMbps增強(qiáng)型三速以太網(wǎng)控制器（eTSEC)，本發(fā)明設(shè)計(jì)中 即利用了其中的1個(gè)實(shí)現(xiàn)了與WiFi模塊的數(shù)據(jù)交互；增強(qiáng)型本地總線控制器（eLBC)，它能 提供16位的數(shù)據(jù)總線，同時(shí)訪問8路外設(shè)，本發(fā)明設(shè)計(jì)中通過eLBC，P2020通信處理器可 訪問USB模塊和FPGA芯片41所提供的串口資源；一些其他的接口：如2路USB2. 0，內(nèi)置的 安全引擎等。由上面的介紹可見，選用P2020通信處理器作為本發(fā)明的核心處理器是合適 的，既提供了充足的數(shù)據(jù)處理、轉(zhuǎn)發(fā)能力，又具備豐富的接口，不需要過多的其他接口器件， 同時(shí)功耗不大，滿足系統(tǒng)功耗方面的要求。在軟件方面，本發(fā)明選用目前較常見的引導(dǎo)軟件 u-b〇〇t，其對PowerPC系列處理器有很好的支持，且目前u-boot的開發(fā)仍然十分活躍，對 u-b〇〇t進(jìn)行簡單的移植后即可使用到QorlQ系列的P2020通信處理器的子系統(tǒng)上。同時(shí)， 該P(yáng)2020通信處理器的子系統(tǒng)選用目前最常用的嵌入式操作系統(tǒng)Linux，開源代碼、龐大的 開發(fā)群體、方便可用的眾多設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序令嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者將其列為嵌入式操作系統(tǒng)的 首選。下面針對本系統(tǒng)中需要特別注意的部分進(jìn)行說明：
[0027] a)針對USB模塊、FPGA芯片41的串口模塊的驅(qū)動(dòng)：這兩個(gè)模塊均作為memory設(shè) 備接入P2020通信處理器，需要針對它們分別編寫驅(qū)動(dòng)程序，在Linux內(nèi)核中對USB、串口資 源進(jìn)行管理，向應(yīng)用程序?qū)犹峁┓?wù)，方便WiFi、以太網(wǎng)、USB主機(jī)訪問串口數(shù)據(jù)。
[0028] b)以太網(wǎng)口的驅(qū)動(dòng)：Linux內(nèi)核已經(jīng)提供了針對P2020通信處理器網(wǎng)口的驅(qū)動(dòng)，目 前所需的工作是提高網(wǎng)口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的效率，提高網(wǎng)口的吞吐量。
[0029] 進(jìn)一步地，所述WiFi模塊可以采用Broadcom公司的BCM5357無線路由器芯片。該 BCM5357無線路由器芯片上設(shè)有無線接口，以及集成了 5個(gè)以太網(wǎng)口 32且內(nèi)部可配置的以 太網(wǎng)交換機(jī)31 ;該BCM5357無線路由器芯片內(nèi)部還包括有一個(gè)MIP32的處理器，用于對無 線接口及以太網(wǎng)口 32進(jìn)行管理，并對外提供網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置服務(wù)。在本發(fā)明具體實(shí)施例中， 所述以太網(wǎng)交換機(jī)31上還設(shè)有一配置口 33,該配置口 33與CPU20通信連接。特別的，所述 5個(gè)以太網(wǎng)口 32中的任何一個(gè)以太網(wǎng)口均可設(shè)置為WAN 口，也就是廣域網(wǎng)口，WiFi模塊通 過該WAN 口與CPU20通信，其余4個(gè)以太網(wǎng)口通過一 10/100M網(wǎng)絡(luò)34與4路標(biāo)準(zhǔn)RJ45以 太網(wǎng)接口 11實(shí)現(xiàn)通信連接。由于本發(fā)明選用BCM5357無線路由器芯片，其內(nèi)部集成了一個(gè) MIPS處理器，主頻為533MHZ，broadcom公司為方便用戶開發(fā)，提供了一套完整的收費(fèi)軟件 開發(fā)環(huán)境FASTPATH，其核心為一個(gè)linux軟件系統(tǒng)，可以基于FASTPATH進(jìn)行本系統(tǒng)的定制 開發(fā)工作，如以網(wǎng)頁形式向用戶提供無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的參數(shù)設(shè)置界面等。
[0030] 由于本發(fā)明中集成了較多種類和數(shù)目的串行總線，如果依靠分立元器件去一一搭 建各個(gè)串口，不僅需要占據(jù)較多的印制板空間，更重要的是增加了系統(tǒng)的功耗、又降低了整 個(gè)系統(tǒng)的可靠性。因此，本發(fā)明通過將RS232、RS485、RS422、ARINC429的集成到一片F(xiàn)PGA 芯片上，僅需少量的外圍電平轉(zhuǎn)換電路即可實(shí)現(xiàn)所有串行接口。作為本發(fā)明的一種具體實(shí) 施例，所述串口模塊可以采用Xilinx的Spartan6系列FPGA芯片41，其門數(shù)大致在百萬 級，使用簡單、成本低、性能穩(wěn)定可靠。該FPGA芯片41可以很方便地實(shí)現(xiàn)16位數(shù)據(jù)總線的 memory接口，從而無縫地連接到系統(tǒng)的CPU20的eLBC上，這樣P2020通信處理器就可以很 方便地存取這些串口的數(shù)據(jù)，以與WiFi、以太網(wǎng)、USB 口進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0031] 具體的，在本發(fā)明中，所述FPGA芯片41通過一路PCI-E接口 42與CPU20無縫連 接，串口和ARINC429的數(shù)據(jù)通過該P(yáng)CIe接口 42與CPU20通信進(jìn)行收發(fā)。該FPGA芯片41 內(nèi)包括有三個(gè)串口控制器43、44、45、一429發(fā)送控制器46及429接收控制器47，該三個(gè)串 口控制器43、44、45分別通過一 RS232發(fā)送器432、一 RS422發(fā)送器442、一 RS485控制器452 與轉(zhuǎn)換器本體10上的4路標(biāo)準(zhǔn)RS232接口 12、4路標(biāo)準(zhǔn)RS422接口 13及4路標(biāo)準(zhǔn)RS485 接口 14對應(yīng)連接；所述429發(fā)送控制器46、429接收控制器47分別通過一 ARINC429發(fā)送 器462及ARINC429接收器472與轉(zhuǎn)換器本體10上的2路ARINC429數(shù)據(jù)接收接口 17、2路 ARINC429數(shù)據(jù)發(fā)送接口 17'對應(yīng)連接。如圖2所示，為本發(fā)明中RS232總線接收的實(shí)現(xiàn)框 圖，首先對通道1 RS232的波特率進(jìn)行設(shè)置，經(jīng)通道1 RS232串行輸入的數(shù)據(jù)，通過通道1數(shù) 據(jù)串/并轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)通道1并行數(shù)據(jù)輸出；而經(jīng)通道1并行輸入的數(shù)據(jù)，通過通道1數(shù)據(jù) 并/串轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)通道1 RS232串行數(shù)據(jù)輸出；同樣的，經(jīng)通道2 RS232串行輸入的數(shù)據(jù)， 通過通道2數(shù)據(jù)串/并轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)通道2并行數(shù)據(jù)輸出；而經(jīng)通道2并行輸入的數(shù)據(jù)，通 過通道2數(shù)據(jù)并/串轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)通道2 RS232串行數(shù)據(jù)輸出。串行接口中的RS422，RS485 實(shí)現(xiàn)與RS232大致相同，這里不再重復(fù)。
[0032] 圖3為本發(fā)明中ARINC429總線接收的實(shí)現(xiàn)框圖，該ARINC429總線接收功能基于 FPGA實(shí)現(xiàn)，由微控制器控制時(shí)鐘及數(shù)據(jù)控制I/O 口，數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)模塊及32bit移位寄存 器共同構(gòu)成計(jì)數(shù)模塊，實(shí)現(xiàn)429數(shù)據(jù)的接收格式對齊功能，再由中心模塊實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、定時(shí)等 功能，完成對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、處理，隨后經(jīng)過32bit移位寄存器將符合429電平特 性及速率特性的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)字典比較器進(jìn)行比較，最后將符合要求的數(shù)據(jù)發(fā)至內(nèi)存待 用，從而實(shí)現(xiàn)了 429總線的數(shù)據(jù)接收功能。
[0033] 圖4為本發(fā)明中ARINC429總線發(fā)送的實(shí)現(xiàn)框圖，該ARINC429總線發(fā)送功能也基 于FPGA實(shí)現(xiàn)，由微控制器控制先入先出隊(duì)列（FIFO :First Input First Output)控制器與 中心模塊，微控制器將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給32bit移位寄存器，數(shù)據(jù)經(jīng)過32bit移位寄存器 校驗(yàn)，發(fā)送給波形發(fā)生器，由波形發(fā)生器生成按照429總線電平特性發(fā)送數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了 429總線的數(shù)據(jù)發(fā)送功能。
[0034] 再者，本發(fā)明中的USB模塊可以采用cypress公司的EZ-USB FX3外設(shè)控制器，其 具有高度集成的靈活性，利用它可方便地為任何系統(tǒng)添加 USB3. 0功能。該EZ-USB FX3外 設(shè)控制器內(nèi)包括有一GPIF II接口，這是一個(gè)可進(jìn)行完全配置的并行通用可編程接口，它可 與任何處理器、ASIC或FPGA連接。本發(fā)明正是利用這一特性將USB模塊連接到P2020通信 處理器的eLBC上，使得從EZ-USB FX3外設(shè)控制器到P2020通信處理器的數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到 320Mbps，完全可以滿足主機(jī)通過USB總線訪問串口的帶寬需要。另外，所述EZ-USB FX3外 設(shè)控制器為方便用戶開發(fā)，提供了一套開發(fā)工具，其中包含SDK和GPIF II Designer，開發(fā) 者可利用GPIF II Designer設(shè)置EZ-USB FX3外設(shè)控制器主機(jī)一側(cè)的接口工作模式，這里 我們將其設(shè)置成16位memory接口，與通信處理器的eLBC連接。開發(fā)者利用SDK對EZ-USB FX3外設(shè)控制器內(nèi)的ARM9處理器進(jìn)行編程，可利用SDK完成USB 3. 0子系統(tǒng)的定制工作。
[0035] 特別的，所述轉(zhuǎn)換器本體10內(nèi)還設(shè)有一 WIFI收發(fā)控制器18, CPU20通過該WIFI 收發(fā)控制器18與一 windows操作系統(tǒng)的用戶終端50通信聯(lián)系。作為本發(fā)明的一種可選擇 實(shí)施例，所述用戶終端50可以采用運(yùn)行Windows8驅(qū)動(dòng)軟件的PAD，PAD上的Windows軟件 通過調(diào)用API或者虛擬設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。微軟為Windows下的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)提供了較好 的支持，本發(fā)明所使用的Windows8驅(qū)動(dòng)軟件在visual studio 12和WDK8驅(qū)動(dòng)開發(fā)包下進(jìn) 行開發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)各接口數(shù)據(jù)重組、各數(shù)據(jù)時(shí)序模擬、接口通信模擬等功能。
[0036] 此外，所述轉(zhuǎn)換器本體10內(nèi)還設(shè)有一用于與調(diào)試串口 19電性連接的RS232發(fā)送 器19'。在本發(fā)明中，還需要一些其他的輔助模塊，如時(shí)鐘、復(fù)位電路、AC/DC轉(zhuǎn)換等，其實(shí)現(xiàn) 較為簡單，直接利用現(xiàn)有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)，因此本專利就不再單獨(dú)列出。
[0037] 綜上所述，本發(fā)明的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其USB 口、串口、ARINC429、以太網(wǎng)、 WIFI之間的數(shù)據(jù)交換由CPU20控制，以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)由無線路由器芯片直接控制，CPU20 負(fù)責(zé)配置交換路徑信息。在CPU20中，建立IP地址路由表，每個(gè)數(shù)據(jù)端口都有一個(gè)IP地址， 數(shù)據(jù)流向關(guān)系由源IP地址和目的IP地址確定。CPU20也占用一個(gè)IP地址，如果CPU20收到 的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包目的IP地址與CPU IP地址相同，則表示該數(shù)據(jù)幀為參數(shù)配置數(shù)據(jù)幀。用以 上方案，可實(shí)現(xiàn)第一條數(shù)據(jù)傳輸路徑：串口和ARINC429數(shù)據(jù)到WIFI功能，串口和ARINC429 數(shù)據(jù)到USB功能，串口和ARINC429數(shù)據(jù)到以太網(wǎng)口功能；也可實(shí)現(xiàn)第二條數(shù)據(jù)傳輸路徑： 串口和ARINC429數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸，以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；也可實(shí)現(xiàn)第三條數(shù)據(jù)傳輸 路徑：串口和ARINC429的數(shù)據(jù)通過USB傳輸。因此，本發(fā)明的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與以 往舊式設(shè)備相比具有以下3點(diǎn)優(yōu)勢：
[0038] 1)具備無線Wi-Fi模塊，能顯著降低連線、接口困擾，提高設(shè)備通用性，降低使用 成本，其支持Station及AP兩種無線網(wǎng)絡(luò)模式，大大提高設(shè)備使用及組網(wǎng)靈活程度，豐富用 戶使用手段，其內(nèi)嵌TCP/UDP/1CMP/DHCP/DNS/HTTP等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，減少用戶軟件開發(fā)負(fù) 擔(dān)，作為服務(wù)器使用時(shí)，具備多種網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證機(jī)制，使用更加安全。
[0039] 2)具備7類數(shù)據(jù)接口及一路供電輸出接口，可同時(shí)連接多臺外設(shè)進(jìn)行工作，自身 支持110V-240V AC交流供電及28VDC直流供電，適用性強(qiáng)、使用場景多樣。
[0040] 3)接口種類齊全，接口數(shù)量充足，使用方式靈活，配置簡單，攜帶方便，功耗低等主 要特點(diǎn)，同時(shí)其還具備無線路由器功能，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的一機(jī)多用。
[0041] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，包括有轉(zhuǎn)換器本體，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器本體上 設(shè)有供電輸出接口及多種數(shù)據(jù)接口，該轉(zhuǎn)換器本體內(nèi)包括有一 CPU、分別與CPU通信連接的 WiFi模塊及串口模塊，還包括一外設(shè)的USB模塊；所述CPU采用PowerPC QorlQ系列通信 處理器，用于與WiFi模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并對串口模塊和USB模塊進(jìn)行訪問；所述WiFi模 塊采用包括有無線接口且集成有內(nèi)部可配置的以太網(wǎng)交換機(jī)的無線路由器芯片，WiFi模塊 通過該以太網(wǎng)交換機(jī)與CPU進(jìn)行通信；所述串口模塊采用集成有多種類和數(shù)目串行總線的 FPGA芯片，USB模塊采用USB外設(shè)控制器；CPU、WiFi模塊及串口模塊分別與其對應(yīng)的數(shù)據(jù) 接口通信連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器本體上設(shè)有 一路供電輸出接口及7類數(shù)據(jù)接口，該7類數(shù)據(jù)接口分別為標(biāo)準(zhǔn)RJ45以太網(wǎng)接口、標(biāo)準(zhǔn) RS232接口、標(biāo)準(zhǔn)RS422接口、標(biāo)準(zhǔn)RS485接口、無線Wi-Fi接口、標(biāo)準(zhǔn)USB接口，及ARINC429 接口。
3. 如權(quán)利要求1所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述CPU采用PowerPC QorlQ系列的P2020通信處理器。
4. 如權(quán)利要求1所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述WiFi模塊采用 fcoadcom公司的BCM5357無線路由器芯片。
5. 如權(quán)利要求4所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述BCM5357無線路由器 芯片上設(shè)有無線接口，以及集成了 5個(gè)以太網(wǎng)口且內(nèi)部可配置的以太網(wǎng)交換機(jī)；該BCM5357 無線路由器芯片內(nèi)部還包括有一個(gè)MIP32的處理器，用于對無線接口及以太網(wǎng)口進(jìn)行管 理，并對外提供網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置服務(wù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述5個(gè)以太網(wǎng)口中的任 何一個(gè)以太網(wǎng)口均可設(shè)置為WAN 口，WiFi模塊通過該WAN 口與CPU通信。
7. 如權(quán)利要求2所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述串口模塊采用 Xilinx 的 Spartan6 系列 FPGA 芯片。
8. 如權(quán)利要求7所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述FPGA芯片通過一 PCI e接口與CPU無縫連接；該FPGA芯片內(nèi)包括有三個(gè)串口控制器、一 429發(fā)送控制器及429 接收控制器，該三個(gè)串口控制器分別通過一 RS232發(fā)送器、一 RS422發(fā)送器、一 RS485控制 器與轉(zhuǎn)換器本體上的4路標(biāo)準(zhǔn)RS232接口、4路標(biāo)準(zhǔn)RS422接口及4路標(biāo)準(zhǔn)RS485接口對應(yīng) 連接；所述429發(fā)送控制器、429接收控制器分別通過一 ARINC429發(fā)送器及ARINC429接收 器與轉(zhuǎn)換器本體上的2路ARINC429數(shù)據(jù)接收接口、2路ARINC429數(shù)據(jù)發(fā)送接口對應(yīng)連接。
9. 如權(quán)利要求1所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述USB模塊采用 cypress公司的EZ-USB FX3外設(shè)控制器。
10. 如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的多用途無線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器本 體內(nèi)還設(shè)有一 WIFI收發(fā)控制器，CPU通過該WIFI收發(fā)控制器與一 windows操作系統(tǒng)的用 戶終端通信聯(lián)系。
【文檔編號】G06F13/38GK104063347SQ201410259088
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】屈放, 張翔 申請人:中電科航空電子有限公司