CN108462653B - 基于tte的协议控制帧快速发送方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于数据通信技术领域，涉及时间触发以太网的PCF帧发送方法。对所述的PCF帧不采用软件应用组包，而进行底层逻辑预先组帧，在收到PCF帧发送请求后，将预先组帧搬入一个PCF帧缓冲区。发送控制模块依据缓冲区状态对PCF帧进行发送调度。该技术方案实现了时间触发以太网的PCF发送，实时性强、功能强大、可扩展性强，极大的提高了PCF帧的发送效率，奠定了TTE时间同步技术的基础。

Description

基于TTE的协议控制帧快速发送方法
技术领域
本发明属于数据通信技术领域，涉及时间触发以太网的协议控制帧发送方法。
背景技术
时间触发以太网络具备高带宽、低延迟、高实时和高可靠等特性，满足航空总线高数据、高实时性等的技术特点，能充分适应分布式综合模块化航空电子架构的发展。
时间触发以太网消息类型主要包括两大类，分别为协议控制消息及数据传输消息。其中，协议控制消息(简称PCF帧)负责提供网络节点之间的时间同步，完成时钟同步协议的通信。
与普通以太网不同，时间触发以太网的PCF帧负载重含有时间信息，因此PCF帧的发送需要保证快速、实时，才能使得网络同步的效果提高。
现有技术中，针对普通以太网不对发送消息类型进行区分，且对发送的消息需要软件应用层组包、内存拷贝、调度等过程。依据处理器的性能、任务运行环境不同，应用层组帧、内存拷贝、调度需要耗费额外的时间大小也不同，因此现有技术无法实现时间触发以太网的PCF帧发送的实时性要求。
发明内容
本发明解决的技术问题为：提供一种基于TTE的协议控制帧快速发送方法，且支持多个PCF帧的同时发送。
本发明的技术方案为：
基于TTE的协议控制帧快速发送方法，将TTE发送缓冲区分为PCF帧缓冲区和数据传输缓冲区，分别对应协议控制消息和数据传输消息，在网络的数据链路层对所述的TTE的PCF帧进行预先组帧，并将相应需配置字段进行预留。当收到PCF帧的发送请求时，根据请求类型，对配置字段进行填充，将预先组帧进行调度，写入PCF帧缓冲区，最终通过发送控制单元调度PCF缓冲区至发送完毕。
预先组帧工作在数据链路层进行。
预先组帧的内容的首地址为数据长度，其余为PCF帧数据。
相应需配置字段包括：消息类型、本地周期、成员变量、透明时钟。
请求类型包括：冷启动类、冷启动确认类、整合类。
使用FPGA实现链路层功能，将PCF帧优先组包待发。
PCF缓冲区采用存储器或队列形式实现。
本发明的有益效果：
1、实时性强：完全使用底层实现PCF组帧、调度，保证PCF帧能够快速被调度，保证PCF帧携带时间信息的实时性；
2、适应性强：当发送控制单元堵塞，可存储多个PCF帧，避免PCF帧被丢弃；
3、可移植性强：可直接移植至其它时间触发网络。
附图说明
图1为PCF帧发送示意图；
图2为PCF帧存储格式示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本技术方案做进一步详细说明。
在时间触发以太网中，PCF帧用于进行时间同步，同步控制器和集中控制器均需要发送，位于时间同步单元与发送控制之间，见图1。使得端系统或交换机能够正常对PCF帧按照时间触发以太网的要求及时从物理端口发送出去。PCF帧分为冷启动(CS)帧、冷启动确认(CA)帧、整合(IN)帧。
基于TTE的协议控制帧快速发送方法，将TTE发送缓冲区分为PCF帧缓冲区和数据传输缓冲区，分别对应协议控制消息和数据传输消息，在网络的数据链路层对所述的TTE的PCF帧进行预先组帧，并将相应需配置字段进行预留；PCF帧有固定长度、固定格式的特点，PCF帧格式见图2。按照PCF帧格式，依据时间同步单元的配置，将一个PCF帧组织成一个写操作序列，序列的第一个字段为PCF帧长度；当收到PCF帧的发送请求时，根据请求类型，对配置字段进行填充，包括消息类型字段填充、本地周期字段填充、成员变量字段填充、透明时钟字段填充，依次将PCF帧数据写入一个位宽为32位的PCF帧缓冲区；最终发送控制模块将PCF帧发送请求与数据通信混合调度，检测到PCF缓冲区非空状态，优先调度PCF帧，产生结果后，将PCF缓冲区内第一个字段读出后，确认PCF帧长度，然后依据长度将PCF缓冲区内的数据发送完毕。当发送控制模块对一个PCF帧后，如果PCF缓冲区仍为非空，继续调度PCF帧。
预先组帧工作在数据链路层进行。
预先组帧的内容的首地址为数据长度，其余为PCF帧数据。
相应需配置字段包括：消息类型、本地周期、成员变量、透明时钟。
时间同步单元需要发送PCF帧时，会发出一个发送请求，请求类型包括：冷启动类、冷启动确认类、整合类。
使用FPGA实现链路层功能，将PCF帧优先组包待发，降低软件应用层组帧、内存拷贝、调度等时延，保证PCF帧的实时性。
PCF缓冲区采用存储器或队列形式实现，能够最大限度的保证可以连续发送PCF帧。

Claims (6)

1.基于TTE的协议控制帧快速发送方法，其特征为：将TTE发送缓冲区分为PCF帧缓冲区和数据传输缓冲区，分别对应协议控制消息和数据传输消息，在网络的数据链路层对所述的TTE的PCF帧进行预先组帧，并将相应需配置字段进行预留；当收到PCF帧的发送请求时，根据请求类型，对配置字段进行填充，将预先组帧进行调度，写入PCF帧缓冲区，最终发送控制模块将PCF帧发送请求与数据通信混合调度，检测到PCF缓冲区非空状态，优先调度PCF帧，产生结果后，将PCF缓冲区内第一个字段读出后，确认PCF帧长度，然后依据长度将PCF缓冲区内的数据发送完毕；当发送控制模块对一个PCF帧调度 后，如果PCF缓冲区仍为非空，继续调度PCF帧。
2.根据权利要求1所述的基于TTE的协议控制帧快速发送方法，其特征为：预先组帧的内容的首地址为数据长度，其余为PCF帧数据。
3.根据权利要求1所述的基于TTE的协议控制帧快速发送方法，其特征为：相应需配置字段包括：消息类型、本地周期、成员变量和透明时钟。
4.根据权利要求1所述的基于TTE的协议控制帧快速发送方法，其特征为：请求类型包括：冷启动类、冷启动确认类或整合类。
5.根据权利要求1所述的基于TTE的协议控制帧快速发送方法，其特征为：
使用FPGA实现链路层功能，将PCF帧优先组包待发。
6.根据权利要求1所述的基于TTE的协议控制帧快速发送方法，其特征为：
PCF缓冲区采用存储器或队列形式实现。
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