CN103685065A - 一种基于时间的通信调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于时间的通信调度方法，包括1)给每个发送虚链路配置参数，参数包括控制参数和时间参数；2)给将所有发送虚链路按照各自的时间参数依次排列；3)虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧；4)调度器在一个群周期内，按照发送虚链路的时间参数逐个访问虚链路，根据各虚链路配置的时间参数发送保存在发送缓冲区的帧数据。本发明提供了一个时间触发的调度机制，支持时间触发通信，相比于事件触发机制的普通以太网通信具有实时性强的优点。

Description

一种基于时间的通信调度方法

技术领域

本发明属于通信技术领域。

背景技术

现有的机载总线、网络技术在传输带宽、确定性、实时性等特性方面存在技术缺陷，不能满足安全关键领域如飞行控制系统等的通信需求。因此，目前飞机出现了多种机载通信网络技术的融合：1553B总线、ARINC429、FC网络、CAN总线、AFDX网络等各种网络技术集中于同一架作战飞机中，为作战飞机的升级、调试、换代等维护方面增加了不少困难。

因此，需要提出一种方法，解决普通以太网上传输时间触发通信满足安全关键领域的应用要求。

在高安全通信中，需要保证通信的实时性。事件触发机制的普通以太网通信由于随机性导致通信延迟、抖动较大，无法满足安全关键领域的应用要求。

发明内容

为了提高网络的实时性，本发明提供一种基于时间的通信调度方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于时间的通信调度方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】配置参数：

给每个发送虚链路配置参数，所述参数包括控制参数和时间参数；

所述控制参数包括表示发送虚链路是否有效的参数、发送虚链路的最大帧长、发送虚链路的ID号；

所述时间参数包括发送虚链路所在的整合周期、发送时刻，多个所述发送时刻组成一个整合周期，多个所述整合周期组成一个群周期；

2】发送虚链路排序：

将所有发送虚链路按照各自的整合周期及发送时刻依次排列，以便于调度器依次发送消息；

3】发送虚链路缓冲发送帧：

虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧；所述发送缓冲区的内容包括数据有效标志、上层标志、下层标志、帧长度、帧数据；

4】调度器调度：

调度器在一个群周期内，按照发送虚链路的时间参数逐个访问发送虚链路，根据各发送虚链路配置的时间参数发送保存在发送缓冲区的帧数据。

当调度器的本地时间的整合周期和发送时刻都为零时，调度器从第一个发送虚链路开始调度；

当调度器的本地时间与该虚链路的时间参数匹配时，调度器读取该发送虚链路的发送缓冲区；

如果发送缓冲区的数据缓冲区的数据有效；则发送该缓冲区的帧数据，否则跳到下一个发送虚链路。

上述步骤1中控制参数还包括发送余度选择；所述步骤4】中发送保存在发送缓冲区的帧数据是采用余度控制的方式：调度器通过一个或两个端口同时将发送缓冲区的帧数据发送。

上述步骤3】中对发送缓冲区的访问采用如下策略：

3.1】上层发送时，首先置发送缓冲区的上层标志位为占用，然后填写数据单元，再设置上层标志为未占用，并置数据有效，在此过程中，下层不允许访问；

3.2】当到达该发送虚链路发送的发送时刻，调度器读发送缓冲区的数据有效标志，当数据标志为有效时，置下层标志为占用，读出缓冲的数据，最后置数据有效标志为无效，并置下层标志为未占用。

本发明与现有技术相比，优点是：

本发明的基于时间的通信调度方法，提供了一个时间触发的调度机制，支持时间触发通信，相比于事件触发机制的普通以太网通信具有实时性强的优点。

附图说明

图1是发送调度过程；

图2是发送缓冲区的定义。

具体实施方式

一种基于时间的通信调度方法，所采用的整体结构如图1所示。包括4个部分：通信配置、发送缓冲区、调度器和余度控制。

发送通信配置单元用于保存每个发送虚链路（VL）的配置参数，发送缓冲区用于保存待发送的数据帧，调度器执行128个VL的通信调度功能，余度控制用于双余度网络的发送控制。

本发明的调度方法包括以下步骤：

1】配置参数

给每个发送虚链路配置参数，所述参数包括控制参数和时间参数，所述控制参数包括表示发送虚链路是否有效的参数、发送虚链路的最大帧长、发送余度选择、发送虚链路的ID号；

所述时间参数包括发送虚链路所在的整合周期、发送的时刻；多个整合周期组成一个群周期，多个发送时刻组成一个整合周期。

2】发送虚链路排序

将所有发送虚链路按照各自的整合周期及发送时刻依次排列，以便于调度器依次发送消息。

发送通信配置单元用于保存每个发送VL的配置参数，每个VL包含2个32位的寄存器：发送控制寄存器TCR和发送时间寄存器TTR。采用DPRAM实现，容量1kB。TCR用于描述VL发送的控制参数，包括：

EN：VL有效。值为1时表示该发送VL有效；

Lmax：最大帧长，取值范围64～1518，单位字节；

TRC：发送余度选择，高位控制MAC2，低位控制MAC1，0表示禁止发送，1表示允许发送；

VL_ID：该VL的ID号。

TTR用于描述VL发送的时刻，即在Cluster Cycle内的Integration Cycle和Clock。参数包括：

LINTEG：local_integration_cycle，发送所在的整合周期；（如何理解发送）

LCLK：local_clock，发送的时刻，单位8ns，最大可表示134ms。

3】虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧，由于采用时间触发的通信机制，因此不需要大的缓冲区，每个VL能够保存一帧，并通过标志保护数据一致性，设计为1600B，共计200kB。内容包括：

DVLD：数据有效标志，为1时有效，0时无效；

UF：上层（协议栈软件）标志，为0x5555_5555时表示上层占用，0时上层未占用；

LF：下层（发送调度器）标志，为0xAAAA_AAAA时表示下层占用，0时下层未占用；

FLEN：帧长度，单位为字节；

FDATA：帧数据。

4】发送调度器仅在同步稳定状态下（SM_STABLE或者SC_STABLE），也就是说，调度时，各个节点间要求时间同步，按照时间次序逐个调度发送。每当本地时间的local_integration_cycle和local_clock都为0时，从第一个VL开始调度。当本地时间与该VL的时间参数匹配时，读该VL的发送缓冲单元，如果DVLD有效则进行发送操作，否则跳到下一个VL。

发送缓冲区访问的策略是：上层发送时，首先置上层标志UF为0x55，然后填写数据单元，再清UF标志为0，并置数据有效DVLD为1。在此过程中，下层不允许访问。当到达该VL发送的时间点，调度器读DVLD，有效时置下层标志LF为0xaa，然后读出缓冲的数据，最后清除DVLD和LF为0。

为了保证发送的可靠性，余度控制单元根据配置，将消息通过端口A、端口B或者两个端口同时进行发送。

Claims (4)

1.一种基于时间的通信调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】配置参数：

给每个发送虚链路配置参数，所述参数包括控制参数和时间参数；

所述控制参数包括表示发送虚链路是否有效的参数、发送虚链路的最大帧长、发送虚链路的ID号；

所述时间参数包括发送虚链路所在的整合周期、发送时刻，多个所述发送时刻组成一个整合周期，多个所述整合周期组成一个群周期；

2】发送虚链路排序：

将所有发送虚链路按照各自的整合周期及发送时刻依次排列，以便于调度器依次发送消息；

3】发送虚链路缓冲发送帧：

虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧；所述发送缓冲区的内容包括数据有效标志、上层标志、下层标志、帧长度、帧数据；

4】调度器调度：

调度器在一个群周期内，按照发送虚链路的时间参数逐个访问发送虚链路，根据各发送虚链路配置的时间参数发送保存在发送缓冲区的帧数据。

2.根据权利要求1所述的基于时间的通信调度方法，其特征在于：当调度器的本地时间的整合周期和发送时刻都为零时，调度器从第一个发送虚链路开始调度；

当调度器的本地时间与该虚链路的时间参数匹配时，调度器读取该发送虚链路的发送缓冲区；

如果发送缓冲区的数据缓冲区的数据有效；则发送该缓冲区的帧数据，否则跳到下一个发送虚链路。

3.根据权利要求1或2所述的基于时间的通信调度方法，其特征在于：

所述步骤1中控制参数还包括发送余度选择；所述步骤4】中发送保存在发送缓冲区的帧数据是采用余度控制的方式：调度器通过一个或两个端口同时将发送缓冲区的帧数据发送。

4.根据权利要求3所述的基于时间的通信调度方法，其特征在于：所述步骤3】中对发送缓冲区的访问采用如下策略：

3.1】上层发送时，首先置发送缓冲区的上层标志位为占用，然后填写数据单元，再设置上层标志为未占用，并置数据有效，在此过程中，下层不允许访问；

3.2】当到达该发送虚链路发送的发送时刻，调度器读发送缓冲区的数据有效标志，当数据标志为有效时，置下层标志为占用，读出缓冲的数据，最后置数据有效标志为无效，并置下层标志为未占用。

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