CN103457815B - 一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，该构建方法首先对周期性的时间触发信息进行排序，然后初始化时刻调度表格式，最后依据转发时刻策略配置时间触发信息的转发时刻，直至所有时间触发信息的转发时刻都规划完成，致使构建得到时刻调度表。本发明所述的SpaceWire网络调度方法与“事件触发”的SpaceWire网络调度方法相比，既保留了“事件触发”调度简单、灵活的特性，同时“时间触发”保证了数据传输时延的确定性。

Description

一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法

技术领域

本发明涉及一种时刻调度表的构建方法，更特别地说，是指一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法。构建得到的时刻调度表能够对时间触发的SpaceWire网络进行调度，属于星载航空通信技术领域。

背景技术

SpaceWire总线是欧洲空间局（ESA）提出的一种串行、高速、点对点、全双工的数据网络标准，应用于现代星载设备间高速数据传输。其前身是IEEE1355～1995，2003年正式被ESA贯标，后经过三次修订，于2008年7月发布了最新版本规范ECSS-E-ST-50-12C。SpaceWire总线具有通信速率高、容错性强、拓扑结构灵活等优点，能很好地满足当今航天任务的需求，得到了各航天大国的重视和应用。

基于ECSS-E-ST-50-12C标准规范建立的SpaceWire网络为事件触发的通信网络，其多源、异步的特性使它难以提供确定的数据传输时延。确定性的数据传输需要在预定的时间约束条件下传输数据。基于此目的需要预先了解数据的传送时间，以及此传送时间的不确定程度。因此可以以时间触发代替事件触发，如果定时发送和定时转发的触发是调度合理的，则避免了数据帧争用物理链路，从而保证了传输的时间确定性。

在星载航空通信技术领域中，星载网络通信通常具有一定的周期性特点，SpaceWire网络的节点可以根据通信的周期属性进行发送规划。周期性的时间触发信息（也称为周期信息p）的发送活动是严格按照时刻调度表的规划时刻来触发，可以用来承载时间关键的信息；非周期的事件触发信息优先级低于周期的时间触发信息，在保障时间触发信息按规划传输的基础上，才能进行传输，可以用来承载非时间关键信息。

发明内容

针对现有技术只提供端系统中确定性数据传输的方法，而不能保证整个SpaceWire网络，特别是路由器方面的实时性和确定性的不足，本发明提供出了一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法。本发明方法采用时间触发方式，分别在端系统和路由器中进行周期消息的调度并构建时刻调度表。由该方法所得的调度表有效弥补了SpaceWire网络难以提供确定的数据传输时延的不足，增强了数据传输时延的确定性。

本发明的一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其时刻调度表的构建包括有下列步骤：

步骤A：对通信周期p相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照M_k的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的端系统周期信息；然后将分别输出给步骤F和步骤G；

步骤B：对通信周期p不相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照通信周期p从小到大进行排序，得到排序后的端系统周期信息然后将分别输出给步骤F和步骤G；

步骤C：对通信周期p相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照M_k的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息然后将分别输出给步骤I和步骤J；

步骤D：对通信周期p不相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照通信周期p从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息然后将分别输出给步骤I和步骤J；

步骤E：初始化端系统时刻调度表Tab_端系统格式，配置任意一周期性的时间触发信息M_k的信息个数S、以及配置端系统帧长L_i；

初始时，令S＝1，令L_i＝L_TC，且1≤i；L_TC表示同步帧时间码的帧长；

步骤F：第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab_端系统将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab_端系统上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_端系统中信息个数S的条件，即S≤n，采用端系统转发时刻策略来配置的转发时刻；

步骤G：第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab_端系统将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab_端系统上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_端系统中信息个数S的条件，即S＞n，结束端系统中所有周期信息的转发时刻，从而完成时刻调度表Tab_端系统的配置；

步骤H：初始化路由器时刻调度表Tab_路由器格式，配置任意一周期性的时间触发信息M_k的信息个数S；

初始时，令S＝1；

步骤I：第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab_路由器将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在Tab_路由器上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_路由器中信息个数S的条件，即S≤n，则按照所经过的路由器的顺序，配置在相应路由器的转发时刻；

步骤J：第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab_路由器将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在Tab_路由器上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_路由器中信息个数S的条件，即S＞n，结束路由器中所有周期信息的转发时刻，从而完成对时刻调度表Tab_路由器的配置。

本发明构建时刻调度表的优点在于：

①本发明所述SpaceWire网络的时刻调度表构建方法，对周期信息通过时间触发的方法进行调度，可以有效防止网络资源的利用产生冲突，因而保障了信息传输时延的确定性。周期性的通信任务被安排，产生时刻调度表，并同步网络上的所有节点，使他们都遵循时间调度表。

②本发明所述SpaceWire网络的时刻调度表构建方法，对非周期信息通过事件触发进行调度，保留了SpaceWire作为多源、异步网络的灵活性。周期性的TT信息，保障时间关键信息的确定性；非周期的ET信息，可以用来承载非时间关键信息，保留了SpaceWire网络的灵活性。

③本发明所述的SpaceWire网络调度方法与“事件触发”的SpaceWire网络调度方法相比，既保留了“事件触发”调度简单、灵活的特性，同时“时间触发”保证了数据传输时延的确定性。

附图说明

图1是本发明时刻调度表的构建流程示意图。

图2是SpaceWire时间码结构示意图。

图3是SpaceWire网络中端系统的时刻调度表结构示意图。

图4是SpaceWire网络中路由器的时刻调度表结构示意图。

图5是实施例中列举的SpaceWire网络中包含的端系统和路由器传输框图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明设计的适用于SpaceWire网络的时刻调度表构建方法包括端系统时刻调度算法和路由器调度算法两部分。并且能对确定的时间触发（TT，Time-Triggered)通信和不确定的事件触发（ET，Event-Triggered）通信进行兼容。SpaceWire网络的各个端系统和路由器按照转发时刻调度表的规划来发送TT信息，在未安排发送TT的空闲时间段以轮询调度的方式发送ET信息。对于时间触发SpaceWire网络，首先分别执行各个端系统内部的转发时刻调度算法，配置各个端系统的发送调度时刻表；然后执行路由器转发时刻调度算法，统一配置所有路由器内部所有端口的转发调度时刻表。由每个端系统的发送端口维持端系统时刻调度表Tab_端系统，每个路由器的转发端口维护各自的时刻调度表Tab_路由器。

参见图1所示，本发明的一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，包括有下列步骤：

步骤A：

在SpaceWire网络中，对通信周期p相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，按照M_k的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的端系统周期信息；然后将分别输出给步骤F和步骤G；

k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k∈n，n表示周期性的时间触发信息M_k的总个数；

步骤B：

在SpaceWire网络中，对通信周期p不相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，按照通信周期p从小到大进行排序，得到排序后的端系统周期信息；然后将分别输出给步骤F和步骤G；

k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k∈n，n表示周期性的时间触发信息M_k的总个数；

步骤C：

在SpaceWire网络中，对通信周期p相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，按照M_k的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息然后将分别输出给步骤I和步骤J；

k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k∈n，n表示周期性的时间触发信息M_k的总个数；

步骤D：

在SpaceWire网络中，对通信周期p不相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，按照通信周期p从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息；然后将分别输出给步骤I和步骤J；

k表示周期性的时间触发信息的标识号，为了方便说明，k∈n，n表示周期性的时间触发信息M_k的总个数；

步骤E：

在步骤E中，初始化端系统时刻调度表Tab_端系统格式（所述Tab_端系统格式如图3所示），配置任意一周期性的时间触发信息M_k的信息个数S、以及配置端系统帧长L_i；

在本发明中，端系统帧长L_i是指端系统中时刻调度表在时钟同步周期上的帧长，i表示时刻调度表上的时钟同步周期t_i的标识号。

初始时，令S＝1，令L_i＝L_TC，且1≤i；L_TC表示同步帧时间码的帧长。

在本发明中，时刻调度表的基本通信周期记为T＝{t₁,t₂,…t_i,…}，t_i表示任意一时钟同步周期。

步骤F：

在步骤F中，第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab_端系统将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab_端系统上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_端系统中信息个数S的条件，即S≤n，采用端系统转发时刻策略来配置的转发时刻；

在本发明中，端系统转发时刻策略包括有下列步骤：

步骤601：从时刻调度表Tab_端系统的0毫秒开始，并在一个通信周期p里，找到端系统帧长L_i中最小的时钟同步周期t_i；并拾取出在所述时钟同步周期t_i上最大能够配置的帧长

步骤602：若则表明带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻；

表示时间触发信息M_k的数据包的长度，L_i表示端系统中时刻调度表在时钟同步周期上的帧长，简称为端系统帧长；

步骤603：若将的调度时刻D_k,m配置至时刻调度表Tab_端系统上，并更新Tab_端系统上相应的帧长，所述帧长更新为D_k,m表示调度时刻，且其中m∈{1,2,…,w_NM}，C表示链路带宽，i表示时刻调度表上的时钟同步周期t_i的标识号；被循环调度的次数记为w_NM，该w_NM是指以最小通信周期p在时刻调度表基本通信周期T中被循环调度的次数，且 $w_{\mathrm{NM}}=\frac{T}{p}$ （次）；

步骤604：更新S，即S赋值加1；

步骤605：重复步骤601至步骤604，直至S＞n，从而结束端系统中所有周期信息的转发时刻，完成对时刻调度表Tab_端系统的配置；

步骤G：

在步骤G中，第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab_端系统将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab_端系统上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_端系统中信息个数S的条件，即S＞n，结束端系统中所有周期信息的转发时刻，从而完成时刻调度表Tab_端系统的配置；

步骤H：

在步骤H中，初始化路由器时刻调度表Tab_路由器格式（所述Tab_路由器格式如图4所示），配置任意一周期性的时间触发信息M_k的信息个数S；

初始时，令S＝1；

步骤I：

在步骤I中，第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab_路由器将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在Tab_路由器上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_路由器中信息个数S的条件，即S≤n，则按照所经过的路由器的顺序，配置在相应路由器的转发时刻；

所述路由器转发时刻策略包括下列步骤：

步骤901：在周期信息传输过程中，若路由器的上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

$h_2=h_1+\frac{10\×l_{\max }^{M_k}}{C}+2\×\mathrm{DT};$

h₁表示周期信息在上一节点的转发时刻；

C表示链路带宽；

DT表示最大时钟漂移；

表示时间触发信息M_k的数据包长度。

步骤902：在周期信息传输过程中，若路由器的上一个节点是路由器，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

h₂＝h₁+t_H+2×DT；

t_H表示时间触发信息M_k的数据包首部的处理时间。

步骤903：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找基本通信周期T最近的能够完成周期信息的空闲时间段；即0≤ST≤T；

步骤904：若找不到空闲时间段，则说明网络带宽有限，无法配置所有周期信息在路由器中的转发时刻；

步骤905：若能找到空闲时间段，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，所述h₃作为转发时刻来更新路由器转发时刻表Tab_路由器；即h₃＝(h₂+ST)%T，此处“%”为C语言中的取余数的表达形式；

步骤906：若经过的所有路由器都能够配置中每一个帧的转发时刻，则更新时间触发信息的个数S，则S的赋值加1；

步骤907：重复步骤901至步骤906，直至S＞n，从而结束路由器中所有周期信息的转发时刻，完成对时刻调度表Tab_路由器的配置。

在本发明中，对于路由器转发时刻策略中配置在转发调度表中的转发时刻：其配置在某一路由器的转发时刻时，按照帧到帧的顺序来配置其中某一帧的转发时刻。

在本发明中，被循环调度的次数记为w_RM，该w_RM是指以最小通信周期p在时刻调度表基本通信周期T中被循环调度的次数，且（次）。

步骤J：

在步骤J中，第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab_路由器将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在Tab_路由器上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_路由器中信息个数S的条件，即S＞n，结束路由器中所有周期信息的转发时刻，从而完成对时刻调度表Tab_路由器的配置。

在本发明中，图2所示为SpaceWire时间码（TC，Time-Code）结构示意图。在一个通信周期p里，时间码包括SpaceWire的ESC字符和一个8位数据字符。数据字符包含6位的系统时间（时间字段T₀、T₁、T₂、T₃、T₄、T₅）和两个控制标志（C₆、C₇）。可以设置一个端系统或路由器作为时间码主节点，并负责分配时间。本发明中端系统及路由器时间同步靠时间码维持。SpaceWire的时间码提供了在SpaceWire通信协议里时间信息分发的一种手段。时间可以以相对较低的抖动分布在一个大的网络中。

在本发明中，图3所示SpaceWire网络中端系统的时刻调度表结构设计为：在时刻调度表的基本通信周期T＝{t₁,t₂,…t_i,…}里，时间码以任意一时钟同步周期t_i为周期接收SpaceWire网络的传输数据。t₁为第1个时钟同步周期，t₂为第2个时钟同步周期，端系统的转发时刻调度表可以根据时间码周期性的特点构造调度表Tab_端系统，该调度表Tab_端系统由数量的时钟同步周期组成。调度表每个时钟同步周期都在开头预留一个用于时钟同步的时间码，简称为TC，即图2中的6位数据字符。SpaceWire网络的端系统能按照调度表的规划，对所有的排序后的端系统周期信息进行循环的调度发送。表示排序后的第1个端系统周期信息，表示排序后的第2个端系统周期信息，L_TC表示同步帧时间码的帧长，L_i表示端系统中时刻调度表在时钟同步周期上的帧长，简称为端系统帧长。

如图4所示，SpaceWire网络中路由器的时刻调度表结构设计为：对到达的所有的排序后的路由器周期信息路由器首先核对的到达时刻是否在规划的接收时间窗口内，将时间窗口之外的丢弃；然后对到达的信息按照漏斗模型（参考高等教育出版社于2003年12月出版的、姬孟洛翻译的《实时系统》中第224页的内容）进行流量管制；最后将符合管制的数据帧送到路由器输出端。针对到达的事件触发消息ETM，路由器首先进行流量管制；然后将符合管制的数据帧送到路由器输出端。在路由器输出端中，时刻调度器按照转发时刻调度表的规划来转发在未被安排转发的空闲时间段以轮转调度方法（参考高等教育出版社于2003年12月出版的、姬孟洛翻译的《实时系统》中第52、53页的内容）进行发送ETM。路由器是的中间节点，帧从不同的节点汇聚到路由器中，帧的到达时刻不是由路由器决定，所以转发的时刻也无法用时钟同步周期组成基本通信周期的时刻调度表来组织。路由器的转发时刻调度表被设计为不分时钟同步周期，且以基本通信周期T为时间跨度的调度表。转发时刻调度表的配置规则是在满足时钟同步方案所要求的资源开销基础上，配置的转发时刻。

实施例

下面结合图5中例子列举的端系统和路由器对本发明做进一步说明。图5所示的SpaceWire网络包含5个端系统和2个路由器。其中E端系统为大容量存储器单元，同时也作为时间主节点，A端系统、B端系统为有效荷载设备，C端系统为控制设备，D端系统为荷载数据处理单元。

信息流的过程为:有效载荷设备A端系统、B端系统将自身状态信息发送给大容量存储器单元（E端系统），则将A端系统向E端系统发送的信息记为f₁₅，将B端系统向E端系统发送的信息记为f₂₅；同时A端系统、B端系统将原始载荷数据发送给载荷数据处理单元（D端系统），则将A端系统向D端系统发送信息记为f₁₄，将B端系统向D端系统发送信息记为f₂₄；载荷数据处理单元（D端系统）对来自A端系统、B端系统的原始载荷数据进行在轨数据处理和压缩编码后发送给中心计算机E端系统，则将D端系统向E端系统发送信息记为f₄₅；控制设备（C端系统）将结果发送给E端系统，则将C端系统向E端系统发送的信息记为f₃₅。

系统初始化，令以上各信息流的链路带宽C=100Mbit/s；时间码的最大端到端传输时延是D表示时间码在传输过程中可能经过的最大链路数，则任意一时间同步周期t_i应远大于时间码的最大端到端传输时延，即远大于0.72μs，初始化ti，令t_i＝1ms；初始化基本通信周期T，令T＝960ms，一个基本通信周期被划分为960个时钟同步周期；初始化数据包首部的处理时间t_H和最大时钟漂移值DT，令t_H＝0.5μs，DT＝1μs。初始化时钟同步周期t_i上最大能够配置的帧长 $L_{\max }^{t_i}=\frac{C\×t_i}{10}=10\mathrm{Kbytes}.$

信息流执行时间触发的周期任务，信息流f₁₅发送的时间触发信息M₁的周期p＝40ms，数据包长度信息流f₂₅发送的时间触发信息M₂的周期p＝80ms，信息流f₁₄发送的时间触发信息M₃的周期p＝80ms，信息流f₂₄发送的时间触发信息M₄的周期p＝160ms，信息流f₄₅发送的时间触发信息M₅的周期p＝160ms，信息流f₃₅发送的时间触发信息M₆的周期p＝240ms，1ms内能够发送的总数据帧长 $L_{\max }^{t_i}=10\mathrm{Kbytes}.$

根据上述配置情况，生成端系统和路由器时刻调度表。A端系统的时刻调度表记为Tab_A端系统、B端系统的时刻调度表记为Tab_B端系统、C端系统的时刻调度表记为Tab_C端系统、D端系统的时刻调度表记为Tab_D端系统、E端系统的时刻调度表记为Tab_E端系统。A路由器的时刻调度表记为Tab_A路由器、B路由器的时刻调度表记为Tab_B路由器。在本发明中，每个端系统（即图5所示的5个端系统）都分别执行如下的端系统时刻调度，完成端系统的转发时刻调度表的构建。为了方便说明以Tab_端系统为代表。

步骤一：对时间触发信息M₁、M₂、M₃、M₄、M₅、M₆进行排序，排序后为：

M₁对应端系统周期信息

M₂对应端系统周期信息

M₃对应端系统周期信息

M₅对应端系统周期信息

M₄对应端系统周期信息

M₆对应端系统周期信息

时间触发信息的总个数n＝6。

步骤二：初始化端系统时刻调度表Tab_端系统格式（如图3所示），初始化任意一通信周期内的信息个数S，端系统帧L_i，令S＝1，L_i＝L_TC，且同步帧时间码的帧长L_TC＝2bytes，1≤i≤960；

步骤三：依据步骤二配置的端系统时刻调度表Tab_端系统将步骤一的周期信息赋值在Tab_端系统上；

当S=1，则依据转发时刻策略来配置排序后的端系统周期信息的转发时刻；

步骤311：时刻调度表Tab_端系统在0～40ms内，拾取出端系统帧长最小的时钟同步周期t₁；所述时钟同步周期t₁的帧长记为L₁；

所述时钟同步周期t₁的剩余可配置帧长记为且或者 $L_{\max }^{t_1}-L_1=9998\mathrm{bytes};$

步骤312：若时间触发信息M₁的数据包长度则带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻，并退出对端系统的时刻调度表的配置；

步骤313：若时间触发信息M₁的数据包长度将的24个调度时刻0.2μs，40000.2μs，80000.2μs，120000.2μs，160000.2μs，200000.2μs，240000.2μs，280000.2μs，320000.2μs，360000.2μs，400000.2μs，440000.2μs，480000.2μs，520000.2μs，560000.2μs，600000.2μs，640000.2μs，680000.2μs，720000.2μs，760000.2μs，800000.2μs，840000.2μs，880000.2μs，920000.2μs配置至时刻调度表Tab_端系统；并更新Tab_端系统上时钟同步周期t₁，t₄₁，t₈₁，t₁₂₁，t₁₆₁，t₂₀₁，t₂₄₁，t₂₈₁，t₃₂₁，t₃₆₁，t₄₀₁，t₄₄₁，t₄₈₁，t₅₂₁，t₅₆₁，t₆₀₁，t₆₄₁，t₆₈₁，t₇₂₁，t₇₆₁，t₈₀₁，t₈₄₁，t₈₈₁，t₉₂₁内相应的帧长为5122bytes；

步骤314：更新S，即S赋值为2；

当S=2，则依据转发时刻策略来配置的转发时刻；

步骤321：时刻调度表Tab_端系统在0～80ms内，拾取出端系统帧长最小的时钟同步周期t₂；所述时钟同步周期t₂的帧长记为L₂；

所述时钟同步周期t₂的剩余可配置帧长记为

步骤322：若时间触发信息M₂的数据包长度则带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻，并退出对端系统的时刻调度表的配置；

步骤323：若时间触发信息M₂的数据包长度将的12个调度时刻1000.2μs，81000.2μs，161000.2μs，241000.2μs，321000.2μs，401000.2μs，481000.2μs，561000.2μs，641000.2μs，721000.2μs，801000.2μs，881000.2μs配置至时刻调度表Tab_端系统；并更新Tab_端系统上时钟同步周期t₂，t₈₂，t₁₆₂，t₂₄₂，t₃₂₂，t₄₀₂，t₄₈₂，t₅₆₂，t₆₄₂，t₇₂₂，t₈₀₂，t₈₈₂内相应的帧长为5122bytes；

步骤324：更新S，即S赋值为3；

当S=3，则依据转发时刻策略来配置的转发时刻；

步骤331：时刻调度表Tab_端系统在0～80ms内，拾取出端系统帧长最小的时钟同步周期t₃；所述时钟同步周期t₃的帧长记为L₃；

所述时钟同步周期t₃的剩余可配置帧长记为

步骤332：若时间触发信息M₃的数据包长度则带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻，并退出对端系统的时刻调度表的配置；

步骤333：若时间触发信息M₃的数据包长度将的12个调度时刻2000.2μs，82000.2μs，162000.2μs，242000.2μs，322000.2μs，402000.2μs，482000.2μs，562000.2μs，642000.2μs，722000.2μs，802000.2μs，882000.2μs配置至时刻调度表Tab_端系统；并更新Tab_端系统上时钟同步周期t₃，t₈₃，t₁₆₃，t₂₄₃，t₃₂₃，t₄₀₃，t₄₈₃，t₅₆₃，t₆₄₃，t₇₂₃，t₈₀₃，t₈₈₃内相应的帧长为52bytes；

步骤334：更新S，即S赋值为4；

当S=4，则依据转发时刻策略来配置的转发时刻；

步骤341：时刻调度表Tab_端系统在0～160ms内，拾取出端系统帧长最小的时钟同步周期t₄；所述时钟同步周期t₄的帧长记为L₄；

所述时钟同步周期t₄的剩余可配置帧长记为

步骤342：若时间触发信息M₅的数据包长度则带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻，并退出对端系统的时刻调度表的配置；

步骤343：若时间触发信息M₅的数据包长度将的6个调度时刻3000.2μs，163000.2μs，323000.2μs，483000.2μs，643000.2μs，803000.2μs配置至时刻调度表Tab_端系统；并更新Tab_端系统上时钟同步周期t₄，t₁₆₄，t₃₂₄，t₄₈₄，t₆₄₄，t₈₀₄内相应的帧长为1002bytes；

步骤344：更新S，即S赋值为5；

当S=5，则依据转发时刻策略来配置的转发时刻；

步骤351：时刻调度表Tab_端系统在0～160ms内，拾取出端系统帧长最小的时钟同步周期t₅；所述时钟同步周期t₅的帧长记为L₅；

所述时钟同步周期t₅的剩余可配置帧长记为

步骤352：若时间触发信息M₄的数据包长度则带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻，并退出对端系统的时刻调度表的配置；

步骤353：若时间触发信息M₄的数据包长度将的6个调度时刻4000.2μs，164000.2μs，324000.2μs，484000.2μs，644000.2μs，804000.2μs配置至时刻调度表Tab_端系统；并更新Tab_端系统上时钟同步周期t₅，t₁₆₅，t₃₂₅，t₄₈₅，t₆₄₅，t₈₀₅内相应的帧长为52bytes；

步骤354：更新S，则S赋值为6；

当S=6，则依据转发时刻策略来配置的转发时刻；

步骤361：时刻调度表Tab_端系统在0～240ms内，拾取出端系统帧长最小的时钟同步周期t₆；所述时钟同步周期t₆的帧长记为L₆；

所述时钟同步周期t₆的剩余可配置帧长记为

步骤362：若时间触发信息M₆的数据包长度则带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻，并退出对端系统的时刻调度表的配置；

步骤363：若时间触发信息M₆的数据包长度将的4个调度时刻5000.2μs，245000.2μs，485000.2μs，725000.2μs配置至时刻调度表Tab_端系统；并更新Tab_端系统上时钟同步周期t₆，t₂₄₆，t₄₈₆，t₇₂₆内相应的帧长为1002bytes；

步骤364：更新S，则S赋值为7；

当S=7时，满足S＞6，执行步骤四。

步骤四：依据步骤二配置的时刻调度表Tab_端系统将步骤一的周期信息赋值在Tab_端系统上；

当S=7时，满足S＞6，则该端系统中，所有周期信息的转发时刻都规划完成。

表1端系统的转发时刻调度表Tab_端系统如下：

在本实施例中，所有SpaceWire周期信息的端系统转发时刻配置好后，在满足时钟同步方案所需要的发送资源开销的基础上，路由器通过如下步骤完成路由器时刻调度表Tab_路由器的配置。

步骤1：对时间触发信息M₁、M₂、M₃、M₄、M₅、M₆进行排序，排序后为：

M₆对应路由器周期信息

M₅对应路由器周期信息

M₄对应路由器周期信息

M₂对应路由器周期信息

M₃对应路由器周期信息

M₁对应路由器周期信息

时间触发信息的总个数n＝6。

步骤2：初始化路由器时刻调度表Tab_路由器格式（如图4所示），初始化任意一通信周期内的信息个数S，且令S＝1；

步骤3：依据步骤2配置的路由器时刻调度表Tab_路由器将步骤1的周期信息赋值在Tab_路由器上；对于时间触发信息M_k的数据包长度记为排序后的路由器周期信息在上一节点的转发时刻记为h₁；

当S=1，则按照所经过的路由器的顺序，根据转发时刻策略配置在相应路由器的转发时刻；

所经过的路由器为B路由器，配置在B路由器时刻调度表中的转发时刻。

步骤3-11：所经过的路由器为B路由器时，如图5所示上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

$h_2=h_1+\frac{10\×l_{\max }^{M_k}}{C}+2\×\mathrm{DT};$

计算得到h₂分别为：5102.2μs，245102.2μs，485102.2μs，725102.2μs。

步骤3-12：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-13：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新B路由器转发时刻表Tab_B路由器；

步骤3-14：B路由器配置完成中每一个帧的转发时刻，则更新S；然后S赋值为2；

当S=2，则按照所经过的路由器的顺序，根据转发时刻策略配置在相应路由器的转发时刻；

所经过的路由器为B路由器，配置在B路由器时刻调度表中的转发时刻。

步骤3-21：所经过的路由器为B路由器时，如图5所示上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

$h_2=h_1+\frac{10\×l_{\max }^{M_k}}{C}+2\×\mathrm{DT};$

计算得到h₂分别为：3102.2μs，163102.2μs，323102.2μs，483102.2μs，643102.2μs，803102.2μs。

步骤3-22：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-23：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新B路由器转发时刻表Tab_B路由器；

步骤3-24：B路由器配置完成中每一个帧的转发时刻，则更新S，然后S赋值为3；

当S=3，则按照所经过的路由器的顺序，根据转发时刻策略配置在相应路由器的转发时刻；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在A路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-31：所经过的路由器为A路由器时，如图5所示上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

$h_2=h_1+\frac{10\×l_{\max }^{M_k}}{C}+2\×\mathrm{DT};$

计算得到h₂分别为：4007.2μs，164007.2μs，324007.2μs，484007.2μs，644007.2μs，804007.2μs。

步骤3-32：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-33：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新A路由器转发时刻表Tab_A路由器；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在B路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-34：所经过的路由器为B路由器时，如图5所示上一个节点是路由器，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

h₂＝h₁+t_H+2×DT；

计算得到h₂分别为：4009.7μs，164009.7μs，324009.7μs，484009.7μs，644009.7μs，804009.7μs。

步骤3-35：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-36：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新B路由器转发时刻表Tab_B路由器；

步骤3-37：A路由器和B路由器都配置完成中每一个帧的转发时刻，则更新S，然后S赋值为4；

当S=4，则按照所经过的路由器的顺序，根据转发时刻策略配置在相应路由器的转发时刻；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在A路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-41：所经过的路由器为A路由器时，如图5所示上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

$h_2=h_1+\frac{10\×l_{\max }^{M_k}}{C}+2\×\mathrm{DT};$

计算得到h₂分别为：1514.2μs，81514.2μs，161514.2μs，241514.2μs，321514.2μs，401514.2μs，481514.2μs，561514.2μs，641514.2μs，721514.2μs，801514.2μs，881514.2μs。

步骤3-42：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-43：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新A路由器转发时刻表Tab_A路由器；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在B路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-44：所经过的路由器为B路由器时，如图5所示上一个节点是路由器，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

h₂＝h₁+t_H+2×DT；

计算得到h₂分别为：1516.7μs，81516.7μs，161516.7μs，241516.7μs，321516.7μs，401516.7μs，481516.7μs，561516.7μs，641516.7μs，721516.7μs，801516.7μs，881516.7μs。

步骤3-45：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-46：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新B路由器转发时刻表Tab_B路由器；

步骤3-47：A路由器和B路由器都配置完成中每一个帧的转发时刻，则更新S，然后S赋值为5；

当S=5，则按照所经过的路由器的顺序，根据转发时刻策略配置在相应路由器的转发时刻；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在A路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-51：所经过的路由器为A路由器时，如图5所示上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

$h_2=h_1+\frac{10\×l_{\max }^{M_k}}{C}+2\×\mathrm{DT};$

计算得到h₂分别为：2007.2μs，82007.2μs，162007.2μs，242007.2μs，322007.2μs，402007.2μs，482007.2μs，562007.2μs，642007.2μs，722007.2μs，802007.2μs，882007.2μs。

步骤3-52：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-53：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新A路由器转发时刻表Tab_A路由器；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在B路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-54：所经过的路由器为B路由器时，如图5所示上一个节点是路由器，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

h₂＝h₁+t_H+2×DT；

计算得到h₂分别为：2009.7μs，82009.7μs，162009.7μs，242009.7μs，322009.7μs，402009.7μs，482009.7μs，562009.7μs，642009.7μs，722009.7μs，802009.7μs，882009.7μs。

步骤3-55：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-56：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新B路由器转发时刻表Tab_B路由器；

步骤3-57：A路由器和B路由器都配置完成中每一个帧的转发时刻，则更新S，然后S赋值为6；

当S=6，则按照所经过的路由器的顺序，根据转发时刻策略配置在相应路由器的转发时刻；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在A路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-61：所经过的路由器为A路由器时，如图5所示上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

$h_2=h_1+\frac{10\×l_{\max }^{M_k}}{C}+2\×\mathrm{DT};$

计算得到h₂分别为：514.2μs，40514.2μs，80514.2μs，120514.2μs，160514.2μs，200514.2μs，240514.2μs，280514.2μs，320514.2μs，360514.2μs，400514.2μs，440514.2μs，480514.2μs，520514.2μs，560514.2μs，600514.2μs，640514.2μs，680514.2μs，720514.2μs，760514.2μs，800514.2μs，840514.2μs，880514.2μs，920514.2μs。

步骤3-62：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-63：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新A路由器转发时刻表Tab_A路由器；

所经过的路由器依次为A路由器、B路由器，配置在B路由器时刻调度表中的转发时刻；具体步骤为：

步骤3-64：所经过的路由器为B路由器时，如图5所示上一个节点是路由器，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂（即时延接收窗口的关闭时刻）；

h₂＝h₁+t_H+2×DT；

计算得到h₂分别为：516.7μs，40516.7μs，80516.7μs，120516.7μs，160516.7μs，200516.7μs，240516.7μs，280516.7μs，320516.7μs，360516.7μs，400516.7μs，440516.7μs，480516.7μs，520516.7μs，560516.7μs，600516.7μs，640516.7μs，680516.7μs，720516.7μs，760516.7μs，800516.7μs，840516.7μs，880516.7μs，920516.7μs。

步骤3-65：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间ST=0；

步骤3-66：找到空闲时间，则将该空闲时间段的时刻起点记为h₃，h₃＝h₂，所述h₃作为转发时刻来更新B路由器转发时刻表Tab_B路由器；

步骤3-67：A路由器和B路由器都配置完成中每一个帧的转发时刻，则更新S，则S赋值为7；

当S=7时，满足S＞6，执行步骤4；

步骤4：依据步骤2配置的时刻调度表Tab_路由器将步骤1的周期信息赋值在Tab_路由器上；

当S=7时，满足S>6，则该路由器中，所有周期信息的转发时刻都规划完成。

表2A路由器的转发时刻调度表Tab_A路由器如下：

表3B路由器的转发时刻调度表Tab_B路由器如下：

Claims (4)

1.一种适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于所述时刻调度表的构建包括有下列步骤：

步骤A：对通信周期p相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照M_k的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的端系统周期信息然后将分别输出给步骤F和步骤G；

k表示周期性的时间触发信息的标识号，k∈n，n表示周期性的时间触发信息M_k的总个数；

步骤B：对通信周期p不相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照通信周期p从小到大进行排序，得到排序后的端系统周期信息然后将分别输出给步骤F和步骤G；

步骤C：对通信周期p相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照M_k的数据包的长度从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息然后将分别输出给步骤I和步骤J；

步骤D：对通信周期p不相同的任意一周期性的时间触发信息M_k，则按照通信周期p从大到小进行排序，得到排序后的路由器周期信息然后将分别输出给步骤I和步骤J；

步骤E：初始化端系统时刻调度表Tab_端系统格式，配置任意一周期性的时间触发信息M_k的信息个数S、以及配置端系统帧长L_i；

初始时，令S＝1，令L_i＝L_TC，且1≤i；L_TC表示同步帧时间码的帧长；

步骤F：第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab_端系统将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab_端系统上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_端系统中信息个数S的条件，即S≤n，采用端系统转发时刻策略来配置的转发时刻；

步骤G：第一方面依据步骤E配置的时刻调度表Tab_端系统将步骤A和步骤B输出的排序后的端系统周期信息赋值在Tab_端系统上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_端系统中信息个数S的条件，即S＞n，结束端系统中所有周期信息的转发时刻，从而完成时刻调度表Tab_端系统的配置；

步骤H：初始化路由器时刻调度表Tab_路由器格式，配置任意一周期性的时间触发信息M_k的信息个数S；

初始时，令S＝1；

步骤I：第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab_路由器将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在Tab_路由器上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_路由器中信息个数S的条件，即S≤n，则按照所经过的路由器的顺序，配置在相应路由器的转发时刻；

步骤J：第一方面依据步骤H配置的时刻调度表Tab_路由器将步骤C和步骤D输出的排序后的路由器周期信息赋值在Tab_路由器上；第二方面依据配置的时刻调度表Tab_路由器中信息个数S的条件，即S＞n，结束路由器中所有周期信息的转发时刻，从而完成对时刻调度表Tab_路由器的配置；

在步骤F中，若S≤n，则依据转发时刻策略来配置的转发时刻；所述转发时刻策略包括下列步骤：

步骤601：从时刻调度表Tab_端系统的0毫秒开始，并在一个通信周期p里，找到端系统帧长L_i中最小的时钟同步周期t_i；

步骤602：若则带宽不足，无法配置该端系统中时刻调度表Tab_端系统的转发时刻；

步骤603：若将的调度时刻D_k,m配置至时刻调度表Tab_端系统上，并更新Tab_端系统上相应的帧长，为

步骤604：更新S，即S赋值加1；

步骤605：重复步骤601至步骤604，直至S＞n，则结束对Tab_端系统的配置。

2.根据权利要求1所述的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于：在步骤I中，若S≤n，则按照所经过的路由器的顺序，配置在相应路由器的转发时刻；所述路由器转发时刻策略包括下列步骤：

步骤901：在周期信息传输过程中，若路由器的上一个节点是端系统，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂；

所述其中，h₁表示周期信息在上一节点的转发时刻；C表示链路带宽；DT表示最大时钟漂移；表示时间触发信息M_k的数据包长度；

步骤902：在周期信息传输过程中，若路由器的上一个节点是路由器，则周期信息到达路由器的最晚时刻记为h₂，即时延接收窗口的关闭时刻；

所述h₂＝h₁+t_H+2×DT，其中，t_H表示时间触发信息M_k的数据包首部的处理时间；

步骤903：依据不改变已经配置的周期信息转发时刻的原则，按照空闲时间ST从小到大的方向，寻找最近的能够完成周期信息的空闲时间段，即0≤ST≤T；

步骤904：若找不到空闲时间段，则说明网络带宽有限，无法配置所有周期信息在路由器中的转发时刻；

步骤905：若能找到空闲时间段，则将该空闲时间段的时刻起点h₃作为转发时刻，更新路由器转发时刻表Tab_路由器；即h₃＝(h₂+ST)％T；

步骤906：若经过的所有路由器都能够配置中每一个帧的转发时刻，则更新时间触发信息的个数S，即S的赋值加1；

步骤907：重复步骤901至步骤906，直至S＞n，则结束对Tab_路由器的配置。

3.根据权利要求1所述的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于：构建得到的端系统时刻调度表结构为，在时刻调度表的基本通信周期T＝{t₁,t₂,…t_i,…}里，时间码以任意一时钟同步周期t_i为周期接收SpaceWire网络的传输数据，并根据时间码周期性的特点构造调度表Tab_端系统，该调度表Tab_端系统由数量的时钟同步周期组成，调度表每个时钟同步周期都在开头预留一个用于时钟同步的时间码。

4.根据权利要求1所述的适用于SpaceWire网络的时刻调度表的构建方法，其特征在于：构建得到的路由器时刻调度表结构为，不分时钟同步周期，且以基本通信周期为时间跨度的调度表。