在接收到對(duì)方的確認(rèn)標(biāo)記之后，才組織發(fā)送新的報(bào)文，新的報(bào)文內(nèi)容包括新報(bào)文的標(biāo)記、對(duì)接收到對(duì)方報(bào)文的確認(rèn)回復(fù)標(biāo)記和有效數(shù)據(jù)。

若接收不到對(duì)方的確認(rèn)回復(fù)報(bào)文，則重發(fā)上次的報(bào)文。該功能要求通信雙方都配置了發(fā)送和接收功能，即使發(fā)送有效數(shù)據(jù)為空的情況也可以。為兼顧數(shù)據(jù)的重發(fā)和實(shí)時(shí)更新功能，發(fā)送方需要使用雙緩存區(qū)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，保證一個(gè)緩存區(qū)存放上次發(fā)送但未收到確認(rèn)信號(hào)的數(shù)據(jù)，另一緩存區(qū)存放最新待發(fā)送的數(shù)據(jù)。

圖4 報(bào)文握手與報(bào)文確認(rèn)機(jī)制流程圖

2.3 用戶CRC校驗(yàn)功能

用戶CRC自校驗(yàn)子域位于整個(gè)報(bào)文的最后，用戶通過編程接口選擇使用該功能，在發(fā)送前計(jì)算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC值，之后再進(jìn)行發(fā)送，接收端在也使能了接收校驗(yàn)的情況下對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC計(jì)算并將結(jié)果與接收到報(bào)文的最后一個(gè)數(shù)據(jù)（即發(fā)送端計(jì)算的CRC）進(jìn)行比較，若一致，則報(bào)CRC計(jì)算正確；反之，則報(bào)CRC錯(cuò)誤。

當(dāng)出現(xiàn)CRC錯(cuò)誤時(shí)，單次CRC故障指示位置1，內(nèi)部計(jì)數(shù)器自加2，當(dāng)CRC正確時(shí)，單次CRC故障指示位清零，內(nèi)部計(jì)數(shù)器自減1。內(nèi)部計(jì)數(shù)器最小值為0，最大值用戶可配置（默認(rèn)為200），若計(jì)數(shù)器值大于閾值（默認(rèn)為5），則認(rèn)為CRC頻繁出錯(cuò)，鏈路故障指示位置1，故障狀態(tài)下，若計(jì)數(shù)器值小于閾值，則清除CRC頻繁出錯(cuò)標(biāo)志，并清零鏈路故障指示位，如圖5所示。

圖5 CRC故障處理機(jī)制流程圖

3 設(shè)計(jì)的應(yīng)用

設(shè)計(jì)遵循可靠性、易用性和靈活性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，將通信協(xié)議和處理策略封裝在快速總線通信數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的功能塊中，子功能的使能選擇、參數(shù)配置、故障診斷結(jié)果以功能塊輸入輸出的形式為工程應(yīng)用人員提供接口。

從傳輸效率、處理器計(jì)算性能方面綜合考慮，將鏈路故障檢測與報(bào)文防抖功能作為默認(rèn)功能使用，不可取消，防抖時(shí)間參數(shù)可設(shè)置；通信握手與報(bào)文確認(rèn)功能、用戶CRC校驗(yàn)功能作為可選功能由用戶根據(jù)需求設(shè)置。

具體應(yīng)用中，快速總線通信由一收一發(fā)兩節(jié)點(diǎn)組成，由于通信子板支持雙工通信，所以發(fā)送方也可以是另一通信鏈路的接收方。每一個(gè)通信子板需要配置初始化功能塊以初始化PCI設(shè)備、開辟發(fā)送、接收緩存區(qū)，產(chǎn)生初始化地址。

如圖6所示，在發(fā)送側(cè)，發(fā)送功能塊根據(jù)初始化地址組織待發(fā)送的有效數(shù)據(jù)，并在每一包數(shù)據(jù)的活動(dòng)報(bào)文子域填寫新的標(biāo)記；在使用報(bào)文確認(rèn)功能情況下，發(fā)送程序根據(jù)上次接收到的報(bào)文比較報(bào)文握手和確認(rèn)子域，以確定對(duì)方是否有效接收了數(shù)據(jù)，進(jìn)而判斷是重發(fā)還是發(fā)送新的報(bào)文，重發(fā)時(shí)活動(dòng)報(bào)文依然需要更新；用戶CRC發(fā)送端使能時(shí)，發(fā)送程序會(huì)根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的長度計(jì)算報(bào)文CRC并將其寫在有效數(shù)據(jù)的尾部。發(fā)送程序最終通過PCI將全部數(shù)據(jù)幀寫入FPGA的FIFO并啟動(dòng)發(fā)送。

圖6 發(fā)送側(cè)配置圖

如圖7所示，接收側(cè)，接收程序根據(jù)初始化地址讀出接收到的有效數(shù)據(jù)。接收側(cè)可根據(jù)具體需求和應(yīng)用程序配置情況靈活設(shè)置鏈路故障確認(rèn)防抖時(shí)間和鏈路故障恢復(fù)防抖時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠地檢測鏈路故障和故障恢復(fù)，并實(shí)時(shí)指示鏈路工作狀態(tài)；用戶CRC接收端使能置位的情況下，接收程序?qū)?duì)接收到的有效數(shù)據(jù)根據(jù)長度進(jìn)行CRC計(jì)算，并與發(fā)送方的計(jì)算值進(jìn)行比較，比較的結(jié)果和硬件本身的CRC校驗(yàn)情況相或，任何一種CRC校驗(yàn)故障均會(huì)觸發(fā)CRC的故障指示。

圖7 接收側(cè)配置圖

4 結(jié)論

本文介紹了基于特高壓直流輸電系統(tǒng)的快速總線通信的使用場合、工作特性和硬件形式，并遵循可靠性、易用性、靈活性的設(shè)計(jì)原則，基于HCM3000系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種快速總線通信故障檢測與處理方法，即在用戶層數(shù)據(jù)幀中增加用戶故障檢測協(xié)議域，并將故障處理策略封裝在功能塊中，從而為用戶提供了功能完善、快速靈活的故障檢測和處理功能。

該方法易于編程實(shí)現(xiàn)，易于移植，實(shí)現(xiàn)成本低，造成的系統(tǒng)開銷小，目前已在多個(gè)特高壓直流輸電工程中得到成功應(yīng)用[10]。本設(shè)計(jì)也適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸有高速、高可靠性要求的工業(yè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信應(yīng)用場合。