CN103237017B - 一种基于高级数据链路控制协议时分复用方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高级数据链路控制协议时分复用方法及系统，涉及通信技术。本发明公开的方法包括：各接口板与主控板之间分别连接一请求线；所述主控板接收到接口板通过其请求线发起的请求线信号时，通过N:1通道选择器选择与该接口板之间的HDLC上行通道通路，在所述HDLC上行通道上发送允许帧发送给该接口板，以分配HDLC上行通道的使用权给该接口板；所述接口板收到所述允许帧，则将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板。本发明还公开了一种基于HDLC协议时分复用系统。本申请技术方案极大减少了HDLC链路无效数据量，提高了HDLC通信效率，增加了HDLC链路的通信能力。

Description

一种基于高级数据链路控制协议时分复用方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种基于高级数据链路控制(HDLC)协议时分复用方案。

背景技术

在中小型的分布式实时通信系统中，HDLC(High-Level Data Link Control，高级数据链路控制)由于其占用线数较少，传输数据可靠，而被使用在主控板和接口板之间，作为交互管理信息的总线。在系统运行过程中，主控板通过HDLC下行通道向各个接口板发送命令及配置数据，接口板同样通过HDLC上行通道来向主控板反馈当前板卡状态以及其他信息。为保证HDLC链路上的数据不因访问冲突而丢失，各个接口板需要分时复用HDLC下行及上行通道。

在分布式的实时通信系统中，主控板需要频繁的与多个接口板进行数据交互。为满足这种需求，通常的实现方法是：主控板与接口板的HDLC链路呈一主多从的链式连接，对于下行数据，主控直接向各个槽位接口板依次发送；对于上行数据，由主控通过下行通道向各个槽位接口板依次发送数据获取帧，若该接口板有上行数据发送，则直接占用上行通道回复数据，否则回复一帧无意义数据使主控继续轮询下个槽位，或不回复数据，使主控等待超时后继续进行轮询。

上述策略在较小的系统中可以完成数据交互的任务，但随着分布式的实时通信系统功能逐渐增强，接口板数量也逐渐增加，同时主控板与接口板之间需要交互的数据量也逐渐增加。此时若仍采用上述策略，由于主控板会频繁查询各个接口板是否有上行数据发送，HDLC数据链上就会有大量的无效数据，或长时间处在空闲等待状态，使HDLC的通信效率大为降低。尤其在板卡较多的系统中，这种现象更为明显，使上行数据量成为瓶颈，从而导致系统无法正常工作。

如图1所示，其中C、D表示主控通过下行向接口板发送的命令或配置数据，A、E、F表示主控向接口板发送的数据获取帧，G表示接口板返回一帧无效数据使主控继续轮询，B表示接口板回复的有效数据；T2-T3、T9-T10为接口板准备数据时间，T7-T8为接口板没有回复数据，等待超时时间。从图1可以发现上行通道仅有T3-T4为有效数据，下行通道仅有T1-T2、T4-T6为有效数据，其他时刻上行及下行通道均为传输无用数据或空闲状态，这样就造成了大量的通道浪费。

另外，对于一主多从的HDLC链，要求从设备的HDLC发送模块必须为Open Drain电路，非Open Drain的从设备会造成整个HDLC数据链通信异常。这种特性大大限制了HDLC使用的灵活性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种一种基于HDLC协议时分复用方法的实现及系统，以提高HDLC通信效率。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于HDLC协议时分复用方法，包括：

各接口板与主控板之间分别连接一请求线；

所述主控板接收到接口板通过其请求线发起的请求线信号时，通过N:1通道选择器选择与该接口板之间的HDLC上行通道通路，在所述HDLC上行通道上发送允许帧发送给该接口板，以分配HDLC上行通道的使用权给该接口板；

所述接口板收到所述允许帧，则将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板。

较佳地，上述方法还包括：

所述接口板在所有数据发送完成后，清除请求线信号；

所述主控板判断所述接口板清除了请求线信号时，释放分配给该接口板的HDLC上行通道。

较佳地，上述方法中，所述接口板将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板时，采用拼接报文方式传输数据。

较佳地，上述方法中，所述接口板采用拼接报文方式传输数据的过程如下：

首先从发送缓冲区中提取一条消息，所述消息包括消息头和数据区两部分，若该消息的长度没有达到HDLC报文允许的最大长度，则从发送缓冲区中提取下条消息，计算两条消息拼接后的长度，若拼接后长度仍小于HDLC报文允许的最大长度，则将第一条及第二条消息进行拼接，重复该过程，只至拼接后的消息长度大于HDLC报文允许的最大长度或发送缓冲区中已无数据发送。

较佳地，上述方法中，所述主控板接收到接口板通过其请求线发起的请求线信号指：

所述接口板主动要求发送上行数据时，通过请求线向所述主控板发送请求线信号；或者

所述接口板响应所述主控板发起的查询请求时，通过请求线向所述主控板发送请求线信号。

较佳地，上述方法还包括：

主控板将要发送的配置数据放入发送缓冲区中，在下行通道空闲时，将所述配置数据发送给接口板；

接口板接收并解析所述配置数据，解析判断此配置数据为发送到本槽位或广播的配置命令则进行相应处理，否则直接丢弃。

本发明还公开了一种基于HDLC协议时分复用系统，包括多个接口板与一个主控板，各接口板与主控板之间分别连接有请求线；

所述主控板，接收到接口板通过请求线发起的请求线信号时，通过N:1通道选择器选择与该接口板之间的HDLC上行通道通路，并在所述HDLC上行通道上发送允许帧发送给该接口板，以分配HDLC上行通道的使用权给该接口板；

所述接口板，在需要发送上行数据时，通过请求线向所述主控板发起请求线信号，并在收到所述主控板发送的允许帧时，将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板。

较佳地，上述系统中，所述接口板，在所有数据发送完成后，还清除请求线信号；

所述主控板，判断所述接口板清除了请求线信号时，释放分配给该接口板的HDLC上行通道。

较佳地，上述系统中，所述接口板将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板时，采用拼接报文方式传输数据。

较佳地，上述系统中，所述接口板，从发送缓冲区中提取一条消息，所述消息包括消息头和数据区两部分，若该消息的长度没有达到HDLC报文允许的最大长度，则从发送缓冲区中提取下条消息，计算两条消息拼接后的长度，若拼接后长度仍小于HDLC报文允许的最大长度，则将第一条及第二条消息进行拼接，重复该过程，只至拼接后的消息长度大于HDLC报文允许的最大长度或发送缓冲区中已无数据发送。

较佳地，上述系统中，所述接口板，主动要求发送上行数据或者响应所述主控板发起的查询请求时，通过请求线向所述主控板发送请求线信号。

较佳地，上述系统中，所述主控板，还将要发送的配置数据放入发送缓冲区中，在下行通道空闲时，将所述配置数据发送给接口板；

所述接口板，接收并解析所述配置数据，解析判断此配置数据为发送到本槽位或广播的配置命令则进行相应处理，否则直接丢弃。

本发明提供的对HDLC时分复用方法可以极大减少HDLC链路无效数据量，提高HDLC通信效率，增加HDLC链路的通信能力。同时还提供了一种解决接口板上的发送模块为非Open Drain电路时，确保HDLC数据链正常通信的方法。

附图说明

图1是现有HDLC通信过程示意图；

图2是本发明中HDLC数据链路结构示意图；

图3是本发明中下行数据处理流程图；

图4是本发明提出的报文结构示意图；

图5是本发明中上行数据处理流程图；

图6是本发明中HDLC通信过程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

实施例1

本申请发明人提出，一种基于HDLC协议时分复用系统，在各接口板与主控板之间分别连接有请求线。因此，该系统中的HDLC链路主要分为三部分：链式连接的HDLC下行数据链路、星型连接的HDLC上行数据链路以及星型连接的发送请求线(req)。其中，链式连接的HDLC下行数据链路由主控板发送端及各个接口板接收端组成；星型连接的HDLC上行数据链路由各个接口板发送端及主控板接收端组成，通信时由主控板主动选择接收通道，保证上行通道经过N:1的通道选择后是点对点的通信，这样当其它单板的电路为非Open Drain时，默认状态为持续输出高电平而非高阻态时，N:1的通道选择器已经将其它单板的输入信号忽略，因此不会对上行通道产生影响；星型连接的发送请求线表征当前接口板是否由上行数据发送，它由各个接口板驱动以通告主控板。值得注意的时，该请求线是为了向主控申请上行通道的使用权，而非通常的请求数据功能。主控板根据下行数据的目的槽位来分配下行通道的使用权，通过各个槽位的发送请求线状态来分配上行通道的使用权。

具体地，上述系统中，主控板，接收到接口板通过请求线发起的请求线信号时，通过N:1通道选择器选择与该接口板之间的HDLC上行通道通路，并在所述HDLC上行通道上发送允许帧发送给该接口板，以分配HDLC上行通道的使用权给该接口板；

接口板，在需要发送上行数据时，通过请求线向所述主控板发起请求线信号，并在收到所述主控板发送的允许帧时，将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板。

上述接口板需要发送上行数据是指，主动要求发送上行数据或者响应主控板发起的查询请求时，即认为接口板此时需要通过请求线向主控板发送请求线信号。

还要指出的是，为了合理利用通道资源，接口板，在所有数据发送完成后，还会清除请求线信号。此时，主控板，判断接口板清除了请求线信号，则释放分配给该接口板的HDLC上行通道。

优选地，接口板将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板时，采用拼接报文方式传输数据。例如，接口板，从发送缓冲区中提取一条消息，所述消息包括消息头和数据区两部分，若该消息的长度没有达到HDLC报文允许的最大长度，则从发送缓冲区中提取下条消息，计算两条消息拼接后的长度，若拼接后长度仍小于HDLC报文允许的最大长度，则将第一条及第二条消息进行拼接，重复该过程，只至拼接后的消息长度大于HDLC报文允许的最大长度或发送缓冲区中已无数据发送即可。

当然，除了上行数据的传输外，主控板，还将要发送的配置数据放入发送缓冲区中，在下行通道空闲时，将所述配置数据发送给接口板。而接口板，则接收并解析主控板发送的配置数据，解析判断此配置数据为发送到本槽位或广播的配置命令则进行相应处理，否则直接丢弃。

下面结合图2介绍，详细介绍上述系统的HDLC数据链路结构。主控板与各接口板之间连接有HDLC Tx信号线及HDLC Rx信号线；主控板还包含一个N:1的通道选择器。其中，HDLC Rx信号线作为上行数据的状态线可辅助整个系统上行链路的正常工作。

实施例2

本实施例介绍一种基于HDLC协议时分复用方法，其可依赖上述实施例1中的复用系统来实现。

具体地，本实施例提供的基于HDLC协议时分复用方法包括如下操作：

各接口板与主控板之间分别连接一请求线；

主控板接收到接口板通过其请求线发起的请求线信号时，通过N:1通道选择器选择与该接口板之间的HDLC上行通道通路，在所述HDLC上行通道上发送允许帧发送给该接口板，以分配HDLC上行通道的使用权给该接口板；

接口板收到所述允许帧，则将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板。

优选方案提出，接口板在所有数据发送完成后，还会清除请求线信号。而主控板判断接口板清除了请求线信号时，释放分配给该接口板的HDLC上行通道，从而提高系统的资源利用率。

同样，为了大大提高资源利用率，还有一些方案提出，接口板将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板时，采用拼接报文方式传输数据。例如，接口板先从发送缓冲区中提取一条消息，所述消息包括消息头和数据区两部分，若该消息的长度没有达到HDLC报文允许的最大长度，则从发送缓冲区中提取下条消息，计算两条消息拼接后的长度，若拼接后长度仍小于HDLC报文允许的最大长度，则将第一条及第二条消息进行拼接，重复该过程，只至拼接后的消息长度大于HDLC报文允许的最大长度或发送缓冲区中已无数据发送。

另外，在上述方法的基础，主控板还可以将要发送的配置数据放入发送缓冲区中，在下行通道空闲时，将配置数据发送给接口板。接口板接收并解析该配置数据，解析判断此配置数据为发送到本槽位或广播的配置命令则进行相应处理，否则直接丢弃。

还要说明的是，在上述方法的实现过程中，主控板接收到接口板通过其请求线发起的请求线信号的情况包括接口板主动要求发送上行数据时，通过请求线向所述主控板发送的请求线信号；以及接口板响应主控板发起的查询请求时，通过请求线向所述主控板发送的请求线信号。

而实际应用中，针对分布式实时通信系统，数据传输通常有如下三种场景。

1、主控板向接口板发送配置命令，无需接口板回复；

2、接口板有数据需要主动发送到主控板；

3、主控板向接口板发送查询命令，需要接口板回复。

下面详细介绍本发明针对上述三种场景的实现方式。

下面先介绍主控板向接口板发送配置命令的通信过程。

当主控板需要发送配置命令时，将要发送的数据放入发送缓冲区中，主控板从发送缓冲区中获取消息，等待下行通道空闲，分配下行通道使用权，然后发送数据到接口板，接口板则对接收内容进行解析，若为发送到自己槽位或广播的配置命令则做相关处理，否则直接丢弃。这就完成了主控板向接口板发送配置命令的过程，该过程也称为下行数据的处理流程，具体如图3所示。

下面再介绍接口板主动向主控板发送数据的过程。

当接口板要主动向主控板上报数据时，首先要先对发送请求线置位(即向主控板发送请求线信号)以表明当前该板有数据要发送，请求主控板分配HDLC上行通道使用权。由于发送请求线与主控板直接相连，因此主控就可以获取到当前有接口板需要发送数据，并可通过是哪根发送请求线来确定需要发送数据的接口板槽位。当有多个接口板需要发送数据时，则根据槽位号由小到大的次序来依次处理。

主控获取到槽位信息后，将接收端的N:1通道选择器选至需要发送数据的槽位，并发送允许帧发送给该相应接口板，分配HDLC上行通道的使用权，等待接收接口板发送的数据。接口板收到发送允许帧，认为当前其可以使用HDLC上行通道且主控已做好接收数据的准备，即将已准备好的数据发送给主控板。若所有数据已发送完成，清除发送请求线状态，否则保持当前状态，等待主控再一次分配上行通道使用权。

而在接口板准备发送报文时，为了增加通信效率，还可以使用一种拼接报文的策略。首先从发送缓冲区中获取一条消息，消息包括消息头和数据区两部分，若该消息长度较小，没有达到HDLC报文的最大长度要求，则尝试取出发送缓冲区中下条消息，计算两条消息拼接后的长度，若拼接后长度仍小于HDLC最大报文长度，则将第一条及第二条消息进行拼接，重复该过程，只至拼接后的消息长度大于HDLC最大报文限制或发送缓冲区中已无数据发送。本实施例中拼接的报文结构如图4所示。

主控接收到报文后，会根据消息头获取到第一条消息的长度等信息，对该报文进行相关处理，随后判断根据整帧的报文长度判断是否仍有消息，若仍有消息则继续处理，否则结束接收流程。

上述过程即一次接口板主动上报数据的过程，该过程也为上行数据的一般处理流程。具体，如图5所示。

最后，介绍主控板从接口板查询数据的过程。

主控板从接口板查询数据的过程分为发送查询命令及接口板回复数据两部分，该过程也可看成上行数据及下行数据传输的组合。主控板会向接口板发送查询命令，通告接口板准备相关数据。需要注意的是，在发送查询命令后，主控的HDLC相关任务并不会阻塞以等待接口板返回的数据，而是继续对其他槽位进行处理。该过程与主控发送配置数据一致。

接口板完成对查询命令的解析、并准备好主控板所需要的数据后，即对发送请求线置位，等待主控分配HDLC上行通道使用权，以向主控板发送数据。该过程与接口板进行一次主动上报数据的操作一致。

通过上述方法，可以看出，相对图1的示例，采用本申请技术方案后，会被实现为如下图示，图中A为查询命令，B为接口板返回的查询结果，C、D为配置数据，E为主控发送给接口板的发送允许帧。数据传输的完整过程如图6所示，包括如下操作：

步骤1，主控板向接口板发送查询命令(T1-T2)；

步骤2，接口板准备数据的同时(T2-T3)，主控向其它接口板发送配置数据(T2-T4)；

步骤3，接口板准备好回复的数据(T3)，讲发送请求线置位；

步骤4，主控发现有上行数据请求(T3)，等待下行空闲发送发送允许帧(T4-T5)，给接口板分配上行通道使用权；

步骤5，接收到发送允许帧后，接口板占用上行通道恢复数据(T5-T6)，同时，主控通过下行通道向其它接口板发送配置数据；

步骤6，发送完成后，接口板清除发送请求线状态(T6)。

可以看出，上述过程中下行通道的有效数据为T1-T3、T5-T6，上行通道的有效数据为T5-T6，可以发现HDLC上的无效数据及空闲等待的状态被大幅的减少，通信的效率得到极大的提高。

从上述实施例可以看出，本申请技术方案中接口板有数据要主动发送，主要通过发送请求线来向主控板通告，主控板就不需要频繁的向每个接口板发送HDLC查询帧去获取是否有数据发送。使得主控分配HDLC上行通道时，只为有需要的接口板分配，最大限度的减小了HDLC通道上无用数据的传输，提高了HDLC通道的使用效率。

而且，本申请技术方案中主控从接口板获取信息时，发送查询帧后，立即释放HDLC下行的通道，接口板准备完成数据后，通过发送请求线告知主控板。这样在等待接口板准备数据的过程中HDLC的上行及下行通道可以分配给需要的槽位。这种实现方式大大缩短了各个槽位占用HDLC通道的时间，并可消除接口板准备数据时间的长短对HDLC通信效率产生的影响。

另外，本申请技术方案中HDLC的上行通道采用N:1的通道选择器，当接口板HDLC发送模块即使不为Open Drain电路时，系统也可以正常工作，提高了系统的适用性，并且在接口板HDLC逻辑异常的情况下也不影响其他槽位接口板的HDLC通信，增强了系统的稳定性；

还有，本申请技术方案中在发送上行报文时，接口板采用拼接报文的方式以增加上行链路通信量，从而提高了通信效率。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于高级数据链路控制HDLC协议时分复用方法，其特征在于，该方法包括：

各接口板与主控板之间分别连接一请求线；

所述主控板接收到接口板通过其请求线发起的请求线信号时，通过N:1通道选择器选择与该接口板之间的HDLC上行通道通路形成点对点通信，在所述HDLC上行通道上发送允许帧发送给该接口板，以分配HDLC上行通道的使用权给该接口板；所述HDLC上行通道通路为星型连接，HDLC下行数据链路为链式连接；

所述接口板收到所述允许帧，则将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

所述接口板在所有数据发送完成后，清除请求线信号；

所述主控板判断所述接口板清除了请求线信号时，释放分配给该接口板的HDLC上行通道。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接口板将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板时，采用拼接报文方式传输数据。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接口板采用拼接报文方式传输数据的过程如下：

首先从发送缓冲区中提取一条消息，所述消息包括消息头和数据区两部分，若该消息的长度没有达到HDLC报文允许的最大长度，则从发送缓冲区中提取下条消息，计算两条消息拼接后的长度，若拼接后长度仍小于HDLC报文允许的最大长度，则将第一条及第二条消息进行拼接，重复该过程，直至拼接后的消息长度大于HDLC报文允许的最大长度或发送缓冲区中已无数据发送。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述主控板接收到接口板通过其请求线发起的请求线信号指：

所述接口板主动要求发送上行数据时，通过请求线向所述主控板发送请求线信号；或者

所述接口板响应所述主控板发起的查询请求时，通过请求线向所述主控板发送请求线信号。

6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

主控板将要发送的配置数据放入发送缓冲区中，在下行通道空闲时，将所述配置数据发送给接口板；

接口板接收并解析所述配置数据，解析判断此配置数据为发送到本槽位或广播的配置命令则进行相应处理，否则直接丢弃。

7.一种基于高级数据链路控制HDLC协议时分复用系统，其特征在于，该系统包括多个接口板与一个主控板，各接口板与主控板之间分别连接有请求线；

所述主控板，接收到接口板通过请求线发起的请求线信号时，通过N:1通道选择器选择与该接口板之间的HDLC上行通道通路形成点对点通信，并在所述HDLC上行通道上发送允许帧发送给该接口板，以分配HDLC上行通道的使用权给该接口板；所述HDLC上行通道通路为星型连接，HDLC下行数据链路为链式连接；

所述接口板，在需要发送上行数据时，通过请求线向所述主控板发起请求线信号，并在收到所述主控板发送的允许帧时，将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述接口板，在所有数据发送完成后，还清除请求线信号；

所述主控板，判断所述接口板清除了请求线信号时，释放分配给该接口板的HDLC上行通道。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述接口板将待发送的数据通过所分配的HDLC上行通道发送给主控板时，采用拼接报文方式传输数据。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述接口板，从发送缓冲区中提取一条消息，所述消息包括消息头和数据区两部分，若该消息的长度没有达到HDLC报文允许的最大长度，则从发送缓冲区中提取下条消息，计算两条消息拼接后的长度，若拼接后长度仍小于HDLC报文允许的最大长度，则将第一条及第二条消息进行拼接，重复该过程，直至拼接后的消息长度大于HDLC报文允许的最大长度或发送缓冲区中已无数据发送。

11.如权利要求7至10任一项所述的系统，其特征在于，

所述接口板，主动要求发送上行数据或者响应所述主控板发起的查询请求时，通过请求线向所述主控板发送请求线信号。

12.如权利要求7至10任一项所述的系统，其特征在于，

所述主控板，还将要发送的配置数据放入发送缓冲区中，在下行通道空闲时，将所述配置数据发送给接口板；

所述接口板，接收并解析所述配置数据，解析判断此配置数据为发送到本槽位或广播的配置命令则进行相应处理，否则直接丢弃。