在接收到對方的確認標記之后，才組織發(fā)送新的報文，新的報文內容包括新報文的標記、對接收到對方報文的確認回復標記和有效數(shù)據(jù)。

若接收不到對方的確認回復報文，則重發(fā)上次的報文。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)和實時更新功能，發(fā)送方需要使用雙緩存區(qū)的內存結構，保證一個緩存區(qū)存放上次發(fā)送但未收到確認信號的數(shù)據(jù)，另一緩存區(qū)存放最新待發(fā)送的數(shù)據(jù)。

圖4 報文握手與報文確認機制流程圖

2.3 用戶CRC校驗功能

用戶CRC自校驗子域位于整個報文的最后，用戶通過編程接口選擇使用該功能，在發(fā)送前計算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC值，之后再進行發(fā)送，接收端在也使能了接收校驗的情況下對接收到的數(shù)據(jù)進行CRC計算并將結果與接收到報文的最后一個數(shù)據(jù)（即發(fā)送端計算的CRC）進行比較，若一致，則報CRC計算正確；反之，則報CRC錯誤。

當出現(xiàn)CRC錯誤時，單次CRC故障指示位置1，內部計數(shù)器自加2，當CRC正確時，單次CRC故障指示位清零，內部計數(shù)器自減1。內部計數(shù)器最小值為0，最大值用戶可配置（默認為200），若計數(shù)器值大于閾值（默認為5），則認為CRC頻繁出錯，鏈路故障指示位置1，故障狀態(tài)下，若計數(shù)器值小于閾值，則清除CRC頻繁出錯標志，并清零鏈路故障指示位，如圖5所示。

圖5 CRC故障處理機制流程圖

3 設計的應用

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

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

具體應用中，快速總線通信由一收一發(fā)兩節(jié)點組成，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。每一個通信子板需要配置初始化功能塊以初始化PCI設備、開辟發(fā)送、接收緩存區(qū)，產生初始化地址。

如圖6所示，在發(fā)送側，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)的活動報文子域填寫新的標記；在使用報文確認功能情況下，發(fā)送程序根據(jù)上次接收到的報文比較報文握手和確認子域，以確定對方是否有效接收了數(shù)據(jù)，進而判斷是重發(fā)還是發(fā)送新的報文，重發(fā)時活動報文依然需要更新；用戶CRC發(fā)送端使能時，發(fā)送程序會根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的長度計算報文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并啟動發(fā)送。

圖6 發(fā)送側配置圖

如圖7所示，接收側，接收程序根據(jù)初始化地址讀出接收到的有效數(shù)據(jù)。接收側可根據(jù)具體需求和應用程序配置情況靈活設置鏈路故障確認防抖時間和鏈路故障恢復防抖時間，以實現(xiàn)穩(wěn)定可靠地檢測鏈路故障和故障恢復，并實時指示鏈路工作狀態(tài)；用戶CRC接收端使能置位的情況下，接收程序將對接收到的有效數(shù)據(jù)根據(jù)長度進行CRC計算，并與發(fā)送方的計算值進行比較，比較的結果和硬件本身的CRC校驗情況相或，任何一種CRC校驗故障均會觸發(fā)CRC的故障指示。

圖7 接收側配置圖

4 結論

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、靈活性的設計原則，基于HCM3000系統(tǒng)設計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。

該方法易于編程實現(xiàn)，易于移植，實現(xiàn)成本低，造成的系統(tǒng)開銷小，目前已在多個特高壓直流輸電工程中得到成功應用[10]。本設計也適用于對數(shù)據(jù)傳輸有高速、高可靠性要求的工業(yè)點對點通信應用場合。