模块(module)系统是指由复数个具有基本功能的组件组成的具有特定功能的组件，用于组成具有完整功能的系统、设备或程序。节点是指可以上网的设备。节点控制模块(node control module)主要完成总线通信和指令控制模块的功能。模块的设计采用电路集成的设计方案，节点控制模块可控制多对象。
中文名
节点控制模块
外文名
node control module
涉及学科
信息科学等功能
总线通信和控制模块指令
缩写
NCM
设计
集成多种电路
节点控制模块简介
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模块(module)系统是指由复数具有基本功能的组件和具有特定功能的组件，用于形成具有完整功能的系统、设备或程序。节点是指可以上网的设备。
节点控制模块(node control module)主要完成总线通信和指示控制模块的功能。模块的设计采用多电路集成的设计方案，节点控制模块可以控制多个对象。
节点控制器一般是用来连接中心控制器的，然后每个节点控制器又可以通过手拉手的方式连接别的节点控制器，您停车场车位有多少，就可以量身定做多少套节点控制器，而且每个节点控制器还有4个接口，用来连接比如视频车位引导屏，反向寻车终端，以及连接视频引导探测器等设备，可以说功能非常强大。
功能特点：
●采用RS485通信口可与多种设备通信，适用于多设备停车场网络。
●分组管理探测器，优化网络通信管理，确保系统安全；
●循环检测所辖探测器的状态，并将相关信息传输到中央控制器。
●实时显示节点、探测器和引导屏的信息。
●按键快速切换显示内容。
●通过通信LED灯明确表示。
●使安装调试和维护更加方便快捷，降低维护成本。
以下是节点控制模块在智能家居和光突发交换中的应用。
节点控制模块智能家居系统的节点控制模块
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通过所有智能家居系统的节点控制模块RS485家庭控制总线， 并遵循统一的家庭控制网络通信协议，连接到系统信息控制中心，实现系统数据通信。 模块类型包括：
节点控制模块无线收发基站模块
主要用于配合无线遥控模块，是系统的必备附件，作为无线收发基站，通过家庭控制网络将遥控信息传输到系统信息控制中心，然后通过无线射频信号将系统信息控制中心的指令和短信信息传输到无线遥控，是无线信息转化为有线家庭控制网络信息的地方；
低功率电路控制由高性能固态继电器控制。接到智能家居控制器的指令后，家用低功率电器的开关控制主要是照明（包括各种音响系统、电视、电动窗帘），控制功率为每电路100瓦；
大功率电气控制模块：也采用固态继电器控制，但功率大，只有单路，接到智能家居控制器指令后，可控制家用大功率电器（如空调、热水器）开关，控制功率为单回路最大2500瓦；
可控硅调光控制模块节点控制模块
低功率电路控制采用可控硅。接到智能家居控制器的指令后，其功能主要是调光控制家庭照明，控制功率为每回路100瓦，调光范围分为5档枣0、25%、50%、75%、100%；
模块控制模块信息开关模块
信息开关彻底改变了原始开关的概念，利用开关信息点完成了原始开关的功能，使原始开关功能固定了单一的不足，可以通过设置相关的控制参数来控制任何控制点，从而实现群控功能。
此外，未来的监控节点模块还可以包括家庭环境检测模块、家庭健康检测模块等。
节点控制模块OBS核心节点的功能和控制需求
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OBS光突发包的转发和处理是网络核心节点的主要功能。核心节点按照光突发交换的原理接收BCP，并根据BCP路由搜索和信道资源调度携带的控制信息和当前网络状况。如果成功找到可用信道后，对光交换矩阵进行控制，为对应的BDP设置和预留光通道。当BDP到达时，可直接通过预留通道在全光域交换。
如图1所示，其整体结构可分为网络管理模块、核心控制模块、光交换矩阵三个部分。
图1 总体结构
网络管理模块负责网络管理信息的处理，实现网络拓扑信息更新、故障信息处理和整个网络运行监控，是网络正常、高效、稳定运行的基础和关键。同时，对核心节点进行一定的管理和配置。
用于处理已经过光电转换的控制信道新闻的核心控制模块。首先解释控制信道的消息识别类型，然后根据消息类型进行相应的处理。如果是突发控制包，则根据突发控制包的具体内容和当前系统资源状态进行资源调度，产生设置光交换矩阵所需的控制信号，并将突发控制包转发到下一节点。若为普通网管数据包，负责将其交给网络管理模块。此外，核心控制模块还完成了信道资源的更新和维护。核心控制模块是核心节点的关键部分，是本文研究的重点。具体功能如下：
（1）控制信道信息收发处理功能。在接收控制信道信息之前，需要进行光电转换。同样，在发送过程中要进行电光转换。核心节点应正确接收转换为电信号的控制信道信息，并将其转发给下一个节点。
(2)控制信道组帧和解帧功能。在我们的实验系统中，控制信道采用以太网链路传输，因此核心节点必须具有链路层功能，能够正确定位、提取、识别、分类和处理帧。
(3)控制信道控制分组网络层处理功能。OBS包装在突发控制包中IP包里。核心节点应具有网络层处理功能IP检查、处理和识别包BCP报文类型转发到上层，发送时进行IP包封装等。
(4)控制信道突发控制包的分析和处理功能。核心节点应在OBS层接收、读取突发控制信息，并且检查和区分不同类型的控制报文，按照OBS相应处理网络协议。
（5）数据信道的资源保留、调度和资源库的管理和维护功能。这是核心节点的核心功能。根据突发控制包的信息，调度数据信道的波长资源，及时为突发数据包建立和释放全光链路。并管理和维护数据信道的资源库。资源库记录了当前信道资源的使用情况，当使用情况发生变化时，需要及时修改。
(6)路由功能。OBS网络是面向IP必须通过业务IP路由找到下一个输出节点，因此核心节点必须能够根据路由信息找到路由表，实现数据转发。
光交换矩阵根据核心控制模块的调度结果设置光开关BDP包提供全光通道，并将其交换到正确的目的端口。核心节点必须提供突发数据包光域的交换功能，以便接收到的突发数据包可以交换到任何端口或同一波长。
设计的核心节点必须能够满足上述功能要求，并尽可能提高处理速度和数据吞吐量，以达到更好的性能。
节点控制模块核心控制模块的总体结构设计
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核心控制模块的整体功能结构。其中，接收子模块负责还原控制信道上收到的数据MAC帧解帧模块负责解释MAC帧，提取携带信息；交叉矩阵模块根据路由将数据交换到相应的端口；调度子模块是核心处理的关键部分，主要负责资源的预留和调度以及资源库的维护和管理；帧组模块将数据恢复到MAC帧；发送子模块将数据返回控制信道。
具体来说，当数据通过控制信道从边缘节点到达核心节点时，核心控制模块中的接收子模块首先将其恢复到一个MAC然后进入解帧模块，解帧MAC根据交叉矩阵头后传递给交叉矩阵IP将数据包交换到目的端口对应的调度子模块，由调度子模块判断offset time调度子模块完成后，将数据传输到组帧模块，组帧模块将数据包还原为MAC帧发送到发送子模块，最后由发送子模块发送到控制信道。
核心控制模块
硬件设计节点控制模块核心控制模块
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节点控制模块FPGA硬件设计过程
基于FPGA硬件设计（这里的硬件是指数字电路，即数字设计）一般依赖于EDA实现工具。
EDA (Electronic Design Automation)即电子设计自动化技术，是指电子技术、计算机技术、智能技术的应用CAD在一般软件包中，辅助电子设计三个方面，即集成电路设计、电子电路设计和PCB设计。EDA该技术的基本特点是采用具有系统仿真和综合能力的高级语言描述，一般采用自上而下的模块化设计方法。如图2所示EDA工具的FPGA数字设计过程。
图2 基于EDA工具的FPGA数字设计过程
节点控制模块有限状态机的设计方法
在使用Verilog HDL输入电路时，必须按照一定的原则编写代码，以确保编写的代码能够集成到数字电路中，以及集成前后模拟的一致性。当时序逻辑复杂时，一般抽象成同步有限状态机(FSM: FiniteState Machine，实现综合风格Verilog HDL设计)
综合有限状态机有多种描述方法，常见的有一段式(One-always Block)和两段式(Two-always Block)描述法。一段式FSM只有一种描述方法always模块实现整个状态机，该模块中即描述状态转移，又描述状态的输入和输出;两段式FSM描述法使用两个always模块，其中一个always模块采用同步时序描述状态转移，另一个模块采用组合逻辑判断状态转移条件，描述状态转移规律。一般而言，推荐两段式FSM描述方法，除了可以提高设计的稳定性，消除毛刺，还便于阅读、理解、维护，更重要的是利于综合器优化代码和用户添加合适的时序约束条件，以及布局布线器实现设计。
对状态机的状态进行编码也是实现状态机的一个关键，一般来说在FPGA上实现的状态机常采用独热码(One-hot)，每一个状态用一个寄存器标识，虽然这样使用较多的寄存器，但节省了组合电路，因而可以提高电路的速度和可靠性，而总单元数并无显著增加。独热码又可分为冗余独热码(Verbose One-hotEncoding)和简明独热码(Simplified One-hot Encoding)冗余独热码在状态比较时需要比较所有的状态寄存器，而简明独热码采用十进制数来标识各个状态，这种方法可以比较一位而不是比较所有的状态寄存器来判断所处的状态。
节点控制模块核心控制模块的组成
核心控制模块的组成框图如图3所示，可分为时钟模块、系统计时器、接收模块、帧解析模块、交叉矩阵、调度模块、帧生成模块和发送模块。本文假设一个核心节点对应三个边缘节点，因此有3路信道用来传送突发控制包，每一路都有独立的接收模块、帧解析模块、调度模块、帧生成模块和发送模块，并通过交叉矩阵到达路由所指的节点。
图3 核心控制模块的组成框图
各模块的主要功能如下:[1]时钟模块，为系统的其他模块提供时钟信号;
系统计时器，以一定的时钟节拍(本文取1 OOM)计时，提供全局相对时间;
路由表，提供IP目的地址与目的端口号的对应关系;
接收模块，接收控制信道上的数据包，恢复成MAC帧后写入到FIFO中;
帧解析模块，从FIFO中读取MAC包，去MAC头，对MAC头、IP头进行处理，查找路由，再发送到下一级FIFO中;
交叉矩阵根据目的端口，将输入端口的FIFO中的数据包交换到输出端口的FIFO中;
调度模块:如果是OBS包，根据BCP进行调度、分配信道及时间片且转入下级FIFO，并根据调度结果向光交换矩阵提供控制信号，如果不是，直接转入到下级FIFO ;
帧生成模块:添加MAC头，如果是OBS包，修改偏置时间;
发送模块:将数据包发送到控制信道上。
参考资料
1.
硕士姓名:姜荷．光突发交换核心节点控制模块的硬件设计与实现：上海交通大学电子信息与电气工程学院，2008.1