CN106155637B - 一种基于多余度的多目标机并行通信方法 - Google Patents
一种基于多余度的多目标机并行通信方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于多余度的多目标机并行通信方法，当消息的发送目的是功能相同的多余度多个目标机时，目的地址是多余度目标机的接收广播地址，上位机将消息发送给负责维护的目标机，负责维护的目标机根据消息的目的地址将消息放到与目的地址对应的目标机所在的内总线通信链路上，各目标机从内总线通信链路上接收到消息，获得消息中的源地址做为返回消息的目的地址，目标机处理消息并产生返回消息，将返回消息与代表自身通信地址信息的源地址以及目的地址一同发送放到负责维护的目标机的内总线通信链路上，负责维护的目标机接收内总线通信链路上消息，根据消息的目的地址将消息发送给对应的上位机，上位机确认之前发送的消息是否被正确处理。
Description
技术领域
本发明属于嵌入式软件开发设计技术，具体涉及一种基于多余度的多目标机并行通信方法。
背景技术
航空、高铁等安全关键领域中常通过使用多余度技术提高系统安全性，传统嵌入式系统开发过程，在系统集成后的软件维护阶段，基于多余度的嵌入式系统中每个目标机需要单独进行开发维护，上位机与每个目标机都需要建立通信链路，系统维护复杂度高并且效率低。而通过一种中央维护方法，上位机与嵌入式系统中一个负责维护的目标机通信，负责维护的目标机通过系统内总线与系统中的每个目标机通信，可实现对整个嵌入式系统每个目标机的软件维护，降低维护复杂度，提高软件维护效率。中央维护方法中，功能相同的各余度目标机通过内总线广播从维护目标机接收消息，通过各自独立链路向维护目标机发送消息，中央维护方法不同于传统嵌入式维护方法，中央维护方法需要上位机通过维护目标机与嵌入式系统的多余度多目标机并行通信，支撑对每个目标机的维护。
发明内容
本发明的目的是：引入一种基于多余度的多目标机并行通信方法。
本发明采取的技术方案是：对嵌入式系统内所有目标机以及上位机定义通信地址，对多余度目标机定义接收广播地址；上位机发送的每个消息中包含源地址与目的地址，当消息的发送目的是功能相同的多余度多个目标机时，目的地址是多余度目标机的接收广播地址；上位机将消息发送给负责维护的目标机，负责维护的目标机根据消息的目的地址将消息放到与目的地址对应的目标机所在的内总线通信链路上，如果目的地址是广播地址则将消息放到该广播地址对应的多余度目标机内总线广播通信链路上；各目标机从内总线通信链路上接收到消息，获得消息中的源地址做为返回消息的目的地址，目标机处理消息并产生返回消息，将返回消息与代表自身通信地址信息的源地址以及上述目的地址一同发送放到负责维护的目标机的内总线通信链路上；负责维护的目标机接收内总线通信链路上消息，根据消息的目的地址将消息发送给对应的上位机，上位机确认之前发送的消息是否被正确处理。具体操作步骤如下：
步骤1对上位机、嵌入式系统中所有目标机定义独立的通信地址，并对功能相同的多余度目标机定义接收广播地址；
步骤2上位机在需要发送的消息中添加代表自身通信地址信息的源地址与包含目标机通信地址信息的目的地址，当消息的发送目的是功能相同的多余度多个目标机时，目的地址是多余度目标机的接收广播地址；
步骤3上位机将消息发送给负责维护的目标机，负责维护的目标机根据消息的目的地址将消息放到与目的地址对应的目标机所在的内总线通信链路上，如果目的地址是广播地址则将消息放到该广播地址对应的多余度目标机内总线广播通信链路上；
步骤4各目标机从内总线通信链路上接收到消息，获得消息中的源地址做为返回消息的目的地址，目标机处理消息并产生返回消息，将返回消息与代表自身通信地址信息的源地址以及所述目的地址一同发送放到负责维护的目标机的内总线通信链路上；
步骤5负责维护的目标机接收内总线通信链路上的返回消息，根据所述返回消息的目的地址将所述返回消息发送给对应的上位机；
步骤6上位机接收返回消息，将返回消息的源地址与上位机在步骤2中发送消息的目的地址比较，确认目标机是否正确处理消息；
步骤7上位机发送新的消息，重复步骤2到步骤6。
当上位机发送消息的目的地址是多余度目标机的广播地址时，所述步骤6具体包括：
A，上位机确定所述多余度目标机的目标机数量，此数量是上位机需要接收到的返回消息数量；
B，上位机解析接收消息的源地址，源地址应是所述广播地址对应的多余度目标机中某个目标机的源地址；
C，上位机接收到符合此类源地址的消息数量与上述上位机需要接收到的消息数量相同，且每个消息内容都确认目标机处理完成时，则可确认广播地址对应的所有多余度目标机都已正确处理消息；
上位机在一定时限内接收到与所述上位机需要接收到的消息数量相同的所述符合源地址要求的消息数量，但接收消息中存在某条消息，其内容说明目标机处理消息失败，则上位机重新发送消息，重复步骤2到步骤6，在经过有限次的重新发送后，如果都没有确认目标机都已正确处理消息，则确认上位机与嵌入式系统通信失败；
上位机在一定时限内未能接收到与所述上位机需要接收到的消息数量相同的所述符合源地址要求的消息数量，则上位机对自身需要针对上述多余度目标机接收到的消息数量做降级处理，将需要针对上述多余度目标机接收到的消息数量降级设置为此时接收到的所述符合源地址要求的消息数量，并在以后的通信中都以降级后的消息数量为准，上位机通过广播地址以及接收到消息的源地址，确认上位机未能收到返回消息的目标机，并在以后的通信中将所述未能收到返回消息的目标机排除。
本发明具有的优点和有益效果：本发明一种基于多余度的多目标机并行通信方法，实现了中央维护方法中上位机与多余度多目标机的并行通信，上位机通过维护目标机基于系统内总线向多余度多目标机以广播方式发送数据，通过维护目标机基于系统内总线接收每个多余度目标机的返回数据，根据接收的数据数量以及数据内容判断消息传输正确性以及系统通信状态，实现上位机高效、正确的与嵌入式系统每个目标机进行通信，相比与传统上位机与每个目标机分别通信方式极大的提高了上位机与嵌入式系统的通信效率，上位机不需要单独建立通信链路，提升了嵌入式系统的可维护性，同时提高了嵌入式软件和软件开发工具的开发效率。
附图说明
图1是基于多余度的多目标机并行通信模块图。
具体实施方式
下面以上位机对嵌入式系统软件维护时上位机与系统中目标机通信为例，对一种基于多余度的多目标机并行通信方法进行介绍，通信模块图见图1，具体步骤如下：
步骤一 对上位机、嵌入式系统中所有目标机定义独立的通信地址，并对功能相同的多余度目标机定义接收广播地址，如图1中可定义上位机1的通信地址是00000001；上位机2的通信地址是00000002；目标机1.1和目标机1.2是具有相同功能的多余度目标机，它们具有相同的接收广播地址，目标机1.1与目标机1.2通信地址分别是10000001与10000002，它们的接收广播地址是10000003；目标机2的通信地址时20000001；目标机3的通信地址时40000001；负责维护的目标机通信地址时80000001。功能相同的多余度目标机与负责维护的目标机之间通信存在如下特征，负责维护的目标机通过内总线广播给每个多余度目标机发送消息，即负责维护的目标机通过内总线广播发送一条消息，每个多余度目标机都会接收到，而每个多余度目标机在内总线上都有独立的向负责维护的目标机发送消息的通信链路，即每个多余度目标机可独立向负责维护目标机发送消息。
步骤二 上位机在需要发送的消息中添加代表自身通信地址信息的源地址与包含目标机通信地址信息的目的地址，当消息的发送目的是功能相同的多余度多个目标机时，目的地址是多余度目标机的接收广播地址。如当上位机1在给目标机3发送消息时，消息中会添加源地址为00000001，目的地址为40000001；当上位机1在给多余度目标机1.1与多余度目标机1.2发送消息时，消息中会添加源地址为00000001，目的地址为多余度目标机1.1和1.2的接收广播地址10000003。
步骤三 上位机将消息发送给负责维护的目标机，负责维护的目标机根据消息的目的地址将消息放到与目的地址对应的目标机所在的内总线通信链路上，如果目的地址是广播地址则将消息放到该广播地址对应的多余度目标机内总线广播通信链路上。如当负责维护的目标机的接收消息的目的地址是40000001时，则将消息放到与目标机3连接的系统内总线通信链路上；当负责维护的目标机的接收消息的目的地址是10000003时，则将消息放到多余度目标机1.1与多余度目标机1.2的内总线广播通信链路上。
步骤四 各目标机从内总线通信链路上接收到消息，获得消息中的源地址做为返回消息的目的地址，目标机处理消息并产生返回消息，将返回消息与代表自身通信地址信息的源地址以及所述目的地址一同发送放到与负责维护的目标机通信的内总线通信链路上。如当目标机3从系统内总线通信链路接收到消息，发现消息的源地址是00000001，则将此地址做为返回消息的目的地址，目标机3处理消息并产生返回消息，将返回消息与做为源地址的自身通信地址40000001，以及上述目的地址00000001一同发送给负责维护的目标机；当目标机1.1与目标机1.2从内总线广播通信链路上接收到消息，都将消息源地址00000001做为返回消息的目的地址，目标机1.1和目标机1.2分别处理接收到的消息并各自产生返回消息，目标机1.1将其返回消息与做为源地址的自身通信地址10000001，以及上述目的地址00000001一同放到目标机1.1向负责维护的目标机发送消息的内总线通信链路上，目标机1.2将其返回消息与做为源地址的自身通信地址10000002，以及上述目的地址00000001一同发送放到目标机1.2向负责维护的目标机发送消息的内总线通信链路上。
步骤五 负责维护的目标机接收内总线通信链路上的返回消息，根据所述返回消息的目的地址将所述返回消息发送给对应的上位机。如负责维护的目标机接收到系统内总线消息，根据消息目的地址00000001或00000002分别将消息发送给上位机1或上位机2。
步骤六 上位机接收返回消息，将返回消息的源地址与上位机在步骤二中发送消息的目的地址比较，确认目标机是否正确处理消息。如步骤二中上位机1发送了目的地址是40000001的消息，然后接收到了源地址是40000001的消息，确认是此前发送消息的返回消息，上位机1处理消息，确认目标机是否正确处理此消息。
步骤七 上位机发送新的消息，重复步骤二到步骤六，完成与目标机的通信。
当上位机发送消息的目的地址是多余度目标机的广播地址时，所述步骤六具体包括：
A，上位机确定所述多余度目标机的目标机数量，此数量是上位机需要接收到的返回消息数量。如步骤二中上位机1发送的目的地址是10000003，则需要接收两个返回消息。
B，上位机解析接收消息的源地址，源地址应是所述广播地址对应的多余度目标机中某个目标机的源地址。如通信地址10000001、10000002是与广播地址10000003对应的地址，类似的通信地址10000004、10000008与广播地址1000000C对应，但10000004、10000008与广播地址10000003不对应。
C，上位机接收到符合此类源地址的消息数量与上述上位机需要接收到的消息数量相同，且每个消息内容都确认目标机处理完成时，则可确认广播地址对应的所有多余度目标机都已正确处理消息。如上位机发送的目的地址是10000003，则需要接收两个返回消息，然后上位机接收到了两条消息，消息的源地址分别是10000001与10000002，与10000003对应，数量与需要接收到的消息数量相同，且当每个消息内容都确认目标机处理完成时，可确认广播地址10000003对应的所有多余度目标机都已正确处理消息。
当上位机在一定时限内接收到与所述上位机需要接收到的消息数量相同的所述符合源地址要求的消息数量，但接收消息中存在某条消息，如来自上位机1.1的消息，其内容说明目标机1.1处理消息失败，则上位机重新发送之前发送的消息，重复步骤2到步骤6，在经过有限次的重新发送后，如果都没有确认目标机都已正确处理消息，则确认上位机与嵌入式系统通信失败；
当上位机在一定时限内未能接收到与所述上位机需要接收到的消息数量相同的所述符合源地址要求的消息数量，如上位机1在发送消息后的30秒内只收到了来自目标机1.2的返回消息，则上位机对自身需要针对上述多余度目标机接收到的消息数量做降级处理，将需要针对上述多余度目标机接收到的消息数量降级设置为此时接收到的所述符合源地址要求的消息数量，此时由数量是2降级为数量是1，并在以后的通信中都以降级后的消息数量为准，上位机通过广播地址10000003以及接收到消息的源地址10000002，确认上位机未能收到返回消息的目标机是目标机1.1，并在以后的通信中将所述未能收到返回消息的目标机1.1排除，即上位机1以后在向多余度目标机1.1与1.2发送消息时，只需要接收1条返回消息，放弃接收来自目标机1.1的返回消息，确认并上报与目标机1.1的通信已经失效。
Claims (3)
1.一种基于多余度的多目标机并行通信方法，其特征在于，对嵌入式系统内所有目标机以及上位机定义通信地址，对多余度目标机定义广播地址；上位机发送的每个消息中包含源地址与目的地址，当消息的发送目标是功能相同的多个多余度目标机时，目的地址是多余度目标机的广播地址；上位机将消息发送给负责维护的目标机，负责维护的目标机根据消息的目的地址将消息放到与目的地址对应的目标机所在的内总线通信链路上，如果目的地址是广播地址则将消息放到该广播地址对应的多余度目标机内总线广播通信链路上；各目标机从内总线通信链路上接收到消息，获得消息中的源地址做为返回消息的目的地址，目标机处理消息并产生返回消息，将返回消息与代表自身通信地址信息的源地址以及上述目的地址一同发送放到负责维护的目标机的内总线通信链路上；负责维护的目标机接收内总线通信链路上消息，根据消息的目的地址将消息发送给对应的上位机，上位机确认之前发送的消息是否被正确处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于多余度的多目标机并行通信方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤1对上位机、嵌入式系统中所有目标机定义独立的通信地址，并对功能相同的多余度目标机定义广播地址；
步骤2上位机在需要发送的消息中添加代表自身通信地址信息的源地址与包含目标机通信地址信息的目的地址，当消息的发送目的是功能相同的多余度多个目标机时，目的地址是多余度目标机的广播地址；
步骤3上位机将消息发送给负责维护的目标机，负责维护的目标机根据消息的目的地址将消息放到与目的地址对应的目标机所在的内总线通信链路上，如果目的地址是广播地址则将消息放到该广播地址对应的多余度目标机内总线广播通信链路上；
步骤4各目标机从内总线通信链路上接收到消息，获得消息中的源地址做为返回消息的目的地址，目标机处理消息并产生返回消息，将返回消息与代表自身通信地址信息的源地址以及所述目的地址一同发送放到负责维护的目标机的内总线通信链路上；
步骤5负责维护的目标机接收内总线通信链路上的返回消息，根据所述返回消息的目的地址将所述返回消息发送给对应的上位机；
步骤6上位机接收返回消息，将返回消息的源地址与上位机在步骤2中发送消息的目的地址比较，确认目标机是否正确处理消息；
步骤7上位机发送新的消息，重复步骤2到步骤6。
3.根据权利要求2所述的一种基于多余度的多目标机并行通信方法，其特征在于，当上位机发送消息的目的地址是多余度目标机的广播地址时，所述步骤6具体包括：
A，上位机确定所述多余度目标机的目标机数量，此数量是上位机需要接收到的返回消息数量；
B，上位机解析接收消息的源地址，源地址应是所述广播地址对应的多余度目标机中某个目标机的源地址；
C，上位机接收到符合此类源地址的消息数量与上述上位机需要接收到的消息数量相同，且每个消息内容都确认目标机处理完成时，则可确认广播地址对应的所有多余度目标机都已正确处理消息；
上位机在一定时限内接收到与所述上位机需要接收到的消息数量相同的所述符合源地址要求的消息数量，但接收消息中存在某条消息，其内容说明目标机处理消息失败，则上位机重新发送消息，重复步骤2到步骤6，在经过有限次的重新发送后，如果都没有确认目标机都已正确处理消息，则确认上位机与嵌入式系统通信失败；
上位机在一定时限内未能接收到与所述上位机需要接收到的消息数量相同的所述符合源地址要求的消息数量，则上位机对自身需要针对上述多余度目标机接收到的消息数量做降级处理，将需要针对上述多余度目标机接收到的消息数量降级设置为此时接收到的所述符合源地址要求的消息数量，并在以后的通信中都以降级后的消息数量为准，上位机通过广播地址以及接收到消息的源地址，确认上位机未能收到返回消息的多余度目标机，并在以后的通信中将所述未能收到返回消息的多余度目标机排除。
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