CN108919756B - 一种cps节点功能处理方法的加载与调用方法 - Google Patents

Abstract

一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，其特征在于：CPS主节点根据CPS从节点的全局方法与功能处理方法配置信息，将CPS从节点的方法代码加载到CPS主节点内存中，并为CPS从节点的方法建立映射表，之后通过所建立的映射表进行CPS从节点功能方法的调用。本发明的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，提供了一种CPS节点功能处理方法的标准化加载与使用方法，可以提高CPS节点的异构接入能力与接入规范性，有利于CPS系统的标准化升级维护。

Description

一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法

技术领域

本发明涉及一种信息物理系统(CPS)的功能处理代码组织方法，尤其涉及一种CPS节点间功能处理方法的动态加载与调用方法。

背景技术

信息物理系统(Cyber-Physical Systems，以下简称为CPS)是通过计算、通信与控制技术的有机结合，将信息处理与物理感知执行深度融合，实现计算资源与物理资源协调工作的新一代智能系统。CPS通过一系列计算单元和物理对象在网络环境下的高度集成与交互，来提高系统在信息处理、实时通信、远程精准控制以及组件自动协调等方面的能力，是时空多维异构的混杂自治系统，具有实时、安全、可靠、高性能等特点。CPS通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建了物理空间与信息空间中多种要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统，实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。

CPS强调计算和物理的紧密结合，同时也强调网络化，核心仍然是信息处理。数据感知则是CPS实现实时分析、科学决策的基础，是CPS数据闭环流动的起点。通过指令控制执行单元作用于物理世界，使其按照期望状态进行演化，则是CPS的一个重要目的。为了适应传感器泛在接入、多源感知融合的需求，CPS对于异构信息应当具有很好的适应能力，同时允许系统中部分部件动态的退出和接入。

目前CPS感知数据的一个主要途径是依靠无线传感器网络进行数据采集。然而，在大量的工业生产现场、嵌入式控制等领域，由于受到噪声、信号衰减、报文冲突等因素的制约，无线传感器网络在实时性、精准性、可靠性等方面难以满足应用要求。传统的基于总线网络连接的嵌入式分布式处理系统，由于在总线速率、容错能力、节点同步、异构扩展等方面缺乏足够的支持，也难以满足CPS在异构接入、动态连接、可靠性、实时性等方面的发展需求。同时，各种无线网络及高速总线，大多缺乏设备间的中断支持，难以给CPS应用中设备间事件的快速实时响应提供良好支持。

动态可重构高速串行总线(UM-BUS)是针对系统小型化与嵌入式一体化设计提出的一种能够将冗余容错与高速通信有机统一，具备远程扩展能力的高速串行总线。如图1所示，它采用基于M-LVDS(Multipoint Low Voltage Differential Signaling，多点低压差分信号)技术的总线型拓扑结构，支持多节点直接互连，最多可使用32条通道并发传输，通信速率可达6.4Gbps。在通信过程中，如果某些通道出现故障，总线控制器可实时地监测出来，将数据动态分配到剩余有效通道上进行传输，实现动态重构，从而对通信故障进行动态容错。

UM-BUS总线采用主从命令应答的通信模式，通过数据包的形式进行信息交互。连接在总线上的通信节点按功能不同可分为主节点、从节点和监控节点，总线通信过程总是由主节点发起，从节点响应来完成的。UM-BUS总线具有时间同步功能，可保证总线各个节点之间时间系统的精确同步。UM-BUS总线支持单主(Single Master)通信与多主(MultiMaster)通信两种通信模式。在多主模式下，总线上可以存在多个主节点，多个主节点间需要通过可变时隙轮转的仲裁方式来竞争总线使用权。

UM-BUS总线通信过程只能由主节点发起，主节点可以对其它节点内部功能单元按地址读写访问，可支持IO空间、存储空间和属性空间三种地址空间，其中属性空间大小1KB，IO空间大小64KB，存储空间256TB。可为CPS中传感器与执行单元的即插即用、数据方法属性封装、高速可靠连接、异构实时接入等提供技术支撑。

UM-BUS总线支持中断处理，总线上的任何节点都可以通过公共中断信号线向任何一个或多个总线节点进行中断请求。

针对CPS的应用需求，基于UM-BUS总线的特点，本发明提出一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，用来满足CPS在异构接入、动态组织、规范化扩展等方面的发展需求。

发明内容

本发明的目的在于设计一种适于CPS端节点功能处理函数的标准化开发与调用方法，为CPS节点异构接入、差异屏蔽、规范化扩展提供支持。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，其特征在于：将需要加载其他节点功能方法的CPS节点定义为CPS主节点，在动态加载过程中，对任一CPS主节点，其他CPS节点均作为CPS从节点，将其功能方法加载到该主节点中；CPS系统中的主节点采用如下方法与步骤，通过UM-BUS总线，对系统中其它节点的功能处理方法进行动态加载与调用：

(1)CPS主节点首先读取CPS从节点的属性空间，获取CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的配置信息；

(2)CPS主节点根据CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的存储空间需求，在CSP主节点内存中，为CPS从节点建立方法加载区，包含中断处理方法区、全局方法区和功能方法区；

(3)CPS主节点通过UM-BUS总线，将CPS从节点的所有方法代码复制到CPS主节点的方法加载区的相应区域；

(4)在CPS主节点中建立方法映射表，为CPS从节点的每个方法指明所占内存的起始地址和大小，映射表中的各个方法，按名称的ASCII码顺序进行排列，便于检索；

(5)CPS主节点中的应用程序调用CPS从节点的功能方法时，首先通过方法名称和参数在方法映射表中进行查找匹配，再转移到相应的映射地址，调用具体的方法代码进行处理。

进一步地，在CPS从节点的属性空间中设置全局方法区和功能处理方法区；所述全局方法区存储CPS从节点全局功能及中断的处理方法的配置信息，所述功能处理方法区存储具体功能相关处理方法的配置信息；全局方法与功能处理方法的方法代码存储在CPS从节点的存储空间中。

进一步地，一个CPS节点可以有0、1、2、3或4个功能属性定义区。

进一步地，CPS主节点为每个CPS从节点进行方法加载时，将所有CPS从节点的中断处理方法放在一个统一映射表中，并与CPS主节点的中断请求进行关联对应；CPS从节点的功能处理方法和其他全局方法放在一起，按节点号和功能类别分别建立方法映射表。

本发明实现的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，可以将CPS节点的功能处理函数在主节点进行统一映射，能够在应用层屏蔽不同节点的差异性，支持不同类型CPS节点的无差异组织融合，解决CPS节点异构融合及动态接入问题，同时提供了一种软件定义的虚拟化设备，通过属性空间定义的标准化接口和方法实现对异构设备的一致化操作，可以提高CPS节点的异构接入能力与接入规范性，有利于CPS系统的标准化升级维护。

附图说明

图1是UM-BUS总线的拓扑结构图；

图2是UM-BUS总线协议层次模型图；

图3是UM-BUS总线数据传输过程与数据通路示意图；

图4是UM-BUS总线中断信号线连接示意图；

图5是CPS主节点方法映射区结构图；

图6是CPS节点方法区的整体布局与存储结构示意图；

图7是CPS主节点数据映射表结构图；

图8是CPS从节点动态识别过程图；

图9是CPS主节点动态识别过程图。

具体实施方式

如图1所示，UM-BUS总线采用基于M-LVDS(TIA/EIA-899)的多通道智能动态冗余的总线型拓扑结构，最多支持30个通信节点直接互连，不需要路由或中继设备；使用2～32个通道并发传输数据，最大通信速率可达6.4Gbps；通道如果出现故障，可通过通道动态冗余及故障重构技术自动屏蔽故障通道，在剩余健康通道上继续通信；采用主从命令应答的通信方式，可为系统提供远程存储访问及非智能扩展能力。

UM-BUS总线上的节点按功能不同可划分为主节点、从节点及监视节点，一次通信过程只能由主节点发起，并且由从节点或其它主节点响应，监视节点用于监视总线上的通信过程。节点间通过数据包的形式交互信息。UM-BUS总线主节点可以对其它节点内部功能单元按地址读写访问，可支持IO空间、存储空间和属性空间三种地址空间，IO空间与属性空间只能按字进行读写访问，且不可缓冲，存储空间则只能按页进行读写访问，且需要在本地进行缓冲。

UM-BUS总线的通信协议层次模型如图2所示，从上到下依次为处理层、数据链路层、物理层，其中处理层负责对整个总线的管理、协议封装和对上层应用接口的转换。数据链路层又分为传输子层和MAC子层两部分，传输子层根据现存的有效线路对数据进行分组和动态重构；MAC子层负责通信线路检测，向传输子层提供通道健康状况，完成对通道传输信息进行二次打包和解包，实现总线节点的时间同步。物理层是协议的最底层，它为数据通信提供传输媒体及互连设备，实现了网络的物理连接，完成了串并转换、8b/10b编解码、时钟同步等功能，为总线提供可靠的通信基础。

总线节点在通信过程中采用数据包的形式在不同协议层之间进行数据传输，数据传输过程如图3所示。数据通信时，在发送端，处理层从上层接口获得数据并存储到数据缓冲区，在传输子层根据MAC子层提供的有效线路信息将数据包动态均衡地分配到有效通道上，在物理层将分组数据包装后，经8b/10b编码成比特流发送到链路上。在接收端，物理层将收到的数据进行时钟同步、8b/10b解码、串并转换后，将通道数据解包，然后在传输子层根据MAC子层提供的有效线路信息将数据进行动态组织并存储在数据缓冲区，最后由处理层交给应用层处理。

在多主通信模式下，主节点必须在获得总线使用权之后才能从物理层向总线发送数据，启动一次总线通信过程。UM-BUS总线具有时间同步功能，工作时，总线上所有节点处于时间同步状态。

UM-BUS总线在所有节点之间，设置专门的共享中断信号线。如图4所示，总线所有节点均可以通过OC(开集电极)或等效方式，采用串行编码方式，向共享中断信号线发送中断请求信号，向总线主节点提起中断请求；同时，所有节点也可以从共享中断线上接收信号，获取中断线上传输的信息。

表1属性空间定义

基于上述UM-BUS总线工作原理，本发明的CPS主节点动态识别方法的一种具体实施方式如下：

为叙述方便，假设CPS系统采用UM-BUS总线作为通信总线，总线上共有6个主节点和10个从节点，分别等同于该CPS系统中的CPS主节点和CPS从节点，各CPS主节点的节点号定义为1～6，各CPS从节点的节点号定义为11～20。

为了在CPS系统中实现对UM-BUS总线节点设备的规范化操作，满足异构融合及动态接入的需求，利用UM-BUS总线的属性空间实现一种软件定义的虚拟化设备，通过属性空间定义的标准化接口、方法实现对异构设备的一致化操作。

一、UM-BUS总线节点属性空间设置

将UM-BUS总线上各节点的1KB属性空间划分为节点描述区(32字，128B)、保留区(32字，128字节)和功能属性定义区(最大192字，768字节)三个部分，如表1所示。节点描述区用来对UM-BUS总线节点的基本特征进行描述与定义，保留区供未来扩展用，功能属性定义区根据需要可以是0-4个，最多可以实现对4个具体功能进行具体定义。一个UM-BUS总线节点最多可以支持四种功能组合，可以通过属性空间为每一种功能设置一个功能属性定义区，对功能进行软件定义。

1、节点描述区

节点描述区共32字(128字节)，占用属性空间地址0-124，对节点号、中断控制、空间需求、功能分类、全局方法、节点名称等进行定义。

(1)节点号及基本属性

第0字为节点号与基本属性，分为4个字节，最低字节为节点编号，位4-0为UM-BUS总线节点号，有效值为1-30；次低字节为节点类型属性，位7(最高位)为1表示节点具有主节点能力，位6为1表示节点具有从节点能力，位5为1表示节点具有时间主节点能力，位4为1表示节点具有中断请求能力，位3为1表示节点具有中断处理能力；次高字节为节点功能属性，位2-0为0表示节点无具体功能区，为1-4表示节点具有1-4种组合功能，使用1-4个功能属性区定义每个功能的具体属性与方法；最高字节保留，供未来扩展。

(2)中断控制

中断控制共5个字，地址4为强制复位寄存器，向该寄存器写入0x1005会将节点设备复位；地址8为中断屏蔽寄存器，位15-0对应中断请求15-0，为1时屏蔽对应的中断请求，复位后仅允许0号中断；地址12为中断识别寄存器，位15-0分别对应中断请求15-0，为1表示对应的中断请求高电平有效，否则上升沿有效；地址16为中断强制寄存器，位15-0分别对应中断请求15-0，写入1表示强制产生相应的中断请求；地址20保留，供未来扩展用。

(3)空间映射需求

地址24为IO空间地址需求寄存器，位15-0为从节点在主节点中进行统一地址映射时，需要的IO空间大小，单位为字节，一个从节点最多只能映射64KB的IO空间。地址28为存储空间地址需求寄存器，位15-0表示从节点在主节点中进行统一地址映射时，需要的存储空间的块数，每一块为64KB。因此，一个从节点最多只能映射4GB的存储空间。存储空间访问时，如果需要超过4GB范围，可以采用分块映射的方式，通过位31-16单独指定高16位地址。

(4)功能定义

地址32为功能编码寄存器，分为4个字节，最低字节为功能分类，次低字节为功能子类编码，最高字节和次高字节保留，供未来扩展。

地址36、40两个字保留，供未来扩展。

地址44、48为节点全局方法区索引，包括方法区的起始地址和大小。起始地址为48位，指定全局方法在本节点存储空间的起始地址。地址44是起始地址的低32位，地址48的低16位为起始地址的高16位。地址48的高16位为全局方法区的大小，全局方法区的大小以256字节的块数表示，即全局方法区最大为16MB。

地址52为功能属性区定义寄存器，分为4个字节，按最低字节(位7-0)、次低字节(位15-8)、次高字节(位23-16)、最高字节(位31-24)顺序，分别表示功能1、2、3、4四个功能属性定义区字数。一个功能属性定义区最小为10个字，最大为140字，因此各字节取值范围为10-140。如果功能属性定义区不存在，即没有对应功能，则相应的字节应当为0。

地址56、60两个字保留，供未来扩展。

(5)名称定义

地址64-76四个字，共16字节，用于设置节点的名称，采用Unicode编码，每两个字节表示一个字符，共可表示8个字符。地址80-92四个字，共16字节，用于设置节点制造厂商的名称，采用Unicode编码，每两个字节表示一个字符，共可表示8个字符。地址96-124共8个字保留，供未来扩展。

2、功能属性定义区

UM-BUS总线节点最多支持四种功能组合，为每一种功能设置一个功能属性定义区，对其属性配置、IO操作、处理方法进行抽象定义，以支持异构设备的标准化操作。一个UM-BUS总线节点至少包含一个功能属性定义区，最多可以包括四个功能属性定义区。功能属性定义区采用规范性结构对一个功能模块涉及的处理方法、操作地址进行定义，从而可以在软件上对异构版本进行统一的规范性操作。

功能属性定义区包括基础属性定义与可操作属性定义两个部分。基础属性定义固定为10个字，如果一个功能属性定义区存在的话，必须具有基础属性定义。操作属性则根据功能需求选择实现。

(1)基础属性定义

基础属性定义包括功能代码、名称及操作属性配置，共10个字40字节。

功能代码占用第一个字，分为4个字节，最低字节为功能分类，次低字节为功能子类编码，最高字节和次高字节保留，供未来扩展。

第2-5字为功能名称，共16字节，采用Unicode编码，每两个字节表示一个字符，共可表示8个字符。

第6字为操作属性配置字，分为4个字节。最高字节保留；次高字节位0为1表示存在功能方法存储区，否则没有功能方法存储区；次低字节为直接访问属性区大小，取值0-64，0表示没有直接访问属性区，1-64表示直接访问属性区的字数；最低字节为IO空间映射属性区(间接访问属性区)大小，取值0-64，0表示没有IO空间映射属性区，1-64表示IO空间映射属性区的字数。本实施例中，四个功能属性定义区的操作属性配置字分别为0x00011020、0x00010C00、0x00000800、0x00010040，表示：功能1、2、4具有功能方法存储区，功能3没有功能方法存储区；功能1、2、3的直接访问属性区字数分别为16、12、8，功能4没有直接访问属性区；功能1、4的IO空间映射属性区字数分别为32、64，功能2、3没有IO空间映射属性区。

第7-10共4个字保留，供未来扩展用。

(2)操作属性定义

UM-BUS总线节点功能的操作属性分为四种：

1)功能方法属性，在操作属性定义区，使用2个字共8字节给出功能方法代码在节点存储空间的存储起始地址和大小。起始地址为48位，第一个字是起始地址的低32位，第二个字的低16位为起始地址的高16位。第二个字的高16位为功能方法区的大小，功能方法区的大小以256字节的块数表示，因此功能方法区最大为16MB。

2)直接访问数据，在操作属性区最多可以定义64个直接访问地址，通过对这些直接访问数据的地址读写，可以直接完成对功能数据的读写访问。

3)间接访问数据，在操作属性区最多可以定义64个IO空间映射地址，它们分别存储一个节点IO空间地址，通过这些IO空间地址的读写访问，完成对功能数据的读写访问。

4)专有数据，这种功能数据与节点具体实现相关，可以在IO空间，也可以在存储空间。

操作属性定义区支持功能方法属性、直接访问数据属性和间接访问数据属性的标准化定义，对同一功能的异构实现，只要使用相同的属性定义，系统软件就可以采用相同的软件进行统一处理。

表1给出了一个包括四种功能组合的总线节点的功能属性定义区示例。

二、方法区存储格式

UM-BUS总线节点可以包括全局方法和功能属性方法两种方法，全局方法用来支持节点设备的系统初始化、公共操作、中断处理功能，功能属性方法用来对具体功能的数据处理、属性设置及驱动控制进行具体处理。全局方法和功能属性方法都采用相同的存储结构固化在节点的存储空间，在系统复位后，由主节点根据需要动态加载到处理器的本地存储器中运行。在节点描述区和功能属性定义区分别给出全局方法和功能属性方法在节点存储空间的存储起始地址与范围。方法区最大占用16MB，以256B存储块为基本增长单位，存储起始地址必须为256B边界对齐，存储格式如图5所示，包括方法描述区、方法映射区和方法实体区三部分。图6给出了CPS节点方法区的整体布局与存储组织结构。

1、方法描述区

方法描述区共16字64字节，第1字的最低字节用来指明方法区的方法总数，取值范围0-128，其它三个字节保留。因此，每个方法区最少包含0个方法，最多包含128个方法。当方法区的方法总数为0时，没有方法映射区与方法实体区。方法描述区的其余15个字共60字节，使用ASCII码对方法进行简单说明，可以包括版权、名称、版本等信息。

2、方法映射区

方法映射区用来为每个具体方法提供索引，为每个方法建立一个索引项。一个索引项占用8字(32字节)，包括方法名称、方法偏移、方法参数与保留域。方法名称占用16字节，采用ASCII码表示方法。方法偏移占用4字节，给出方法代码入口在方法区起始地址的偏移；方法参数共4字节，支持4个参数定义，为0表示参数不存在，为1表示数值参数，为2表示指针参数。保留域共8字节，供未来扩展。

3、方法实体区

方法实体区用来存储支持方法操作的实体代码与数据，不仅包括方法本身的执行代码，还包括方法代码执行需要的支持代码与数据，也可以包括用户定义的其他数据与代码。

三、功能参数的存取方法

基于上述UM-BUS总线属性空间定义，在CPS系统中，对节点功能参数的具体存取方法如下：

(1)对于属性空间的属性定义数据，通过UM-BUS总线的属性空间数据访问方式直接进行读写访问；

(2)对于节点专有数据，通过属性方法进行读写访问，也可以根据约定的IO地址或存储地址进行读写访问；

(3)对于在属性空间定义的直接访问数据和间接访问数据，按以下方法与步骤进行读写访问：

1)如图6所示，在CPS主节点中，为CPS从节点的每个数据建立一个由节点号、空间标识、存储地址三部分组成的地址映射，每一个功能的所有数据的地址映射构成一个独立的属性数据地址映射表。其中，节点号为CPS从节点的节点号；空间标识指明数据是在IO空间还是在属性空间，还可以包括数据的读写、大小等其他属性；存储地址则是数据在CPS从节点对应空间的存储位置。

2)对CPS从节点初始化时，CPS主节点从其每一个功能属性定义区，逐个取得直接访问数据和间接访问数据的存储地址，将所取得的存储地址作为数据地址映射的存储地址，并为数据地址映射设置空间标识及节点号。

3)CPS主节点对功能数据进行读写访问时，从功能对应的属性数据地址映射表中取得对应的地址映射，根据地址映射的节点号、空间标识及存储地址，通过UM-BUS总线对CPS从节点的相应空间的对应地址进行读写操作。

四、功能处理方法的动态加载方法

在CPS系统中，CPS主节点需要加载其他节点的功能方法，在动态加载过程中，对任一CPS主节点，其他CPS节点均作为CPS从节点，将其功能方法加载到该主节点中。

全局方法与功能处理方法在节点初始化和系统应用时动态加载和调用。在对一个CPS从节点进行初始化时，采用以下步骤与方法进行动态加载与调用：

(1)CPS主节点首先读取CPS从节点的属性空间，获取CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的配置信息；

(2)CPS主节点根据CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的存储空间需求，在CPS主节点内存中，为CPS从节点建立方法加载区，包含中断处理方法区、全局方法区和功能方法区；

(3)通过UM-BUS总线，将CPS从节点的所有方法代码复制到CPS主节点方法加载区的相应区域；

(4)在CPS主节点中建立方法映射表，为CPS从节点的每个方法指明所占内存的起始地址和大小，映射表中的各个方法，按名称的ASCII码顺序进行排列，便于检索；

(5)CPS主节点中的应用程序调用CPS从节点的功能方法时，首先通过方法名称和参数在方法映射表中进行查找匹配，再转移到相应的映射地址，调用具体的方法代码进行处理。

五、功能模块的动态识别方法

1、从节点的动态识别方法

基于UM-BUS总线，CPS主节点采用以下方法和步骤对CPS从节点进行动态识别，如图8所示。为叙述方便，不失一般性，假设CPS从节点S0为待识别从节点，被CPS系统中任一CPS主节点Mx识别。

(1)一个CPS从节点S0在加入到系统中或复位后，首先按照UM-BUS总线规范完成时间同步，然后向UM-BUS总线上发送一个请求识别的全局中断请求，请求UM-BUS总线上连接的所有CPS主节点对其进行识别；

(2)UM-BUS总线上的一个CPS主节点Mx在收到CPS从节点S0请求识别的全局中断请求后，按如下步骤进行处理：

①读取CPS从节点S0的属性空间，获得CPS从节点S0的基本属性信息；根据CPS从节点S0的基本属性信息进行判断，如果CPS从节点S0已被识别过，则转步骤④；否则，转步骤②继续执行；

②在内存中为CPS从节点S0建立方法加载区，读取CPS从节点S0属性空间的全局方法区和功能属性方法区的配置信息，为CPS从节点S0的所有中断处理方法、全局方法和功能方法建立方法映射表，并将CPS从节点S0上的方法代码搬移到CPS主节点Mx的内存中，转步骤③；

③读取CPS从节点S0的直接数据属性与间接数据属性定义区信息，在内存中为CPS从节点S0建立功能参数读写访问映射表，为每一个数据建立一个包含节点编号、空间标识、存储地址三部分信息的地址映射，转步骤④；CPS主节点Mx在为CPS从节点S0建立功能参数读写访问映射表时，将CPS从节点S0每一个功能的所有属性数据的地址映射，构成一个独立的功能参数读写访问映射表；

④之后，CPS主节点Mx对CPS从节点S0的数据进行访问时，通过功能参数读写访问映射表，访问CPS从节点S0的数据；对CPS从节点S0的方法进行调用时，通过CPS主节点Mx内存中的方法映射表执行对应的方法代码。

(3)在进行从节点的动态识别过程中，UM-BUS总线上的各个CPS主节点在收到CPS从节点S0发送的请求识别的全局中断请求后，按照总线的多主仲裁方法，依次对CPS从节点S0进行需要的总线访问。

2、主节点的动态识别方法

基于UM-BUS总线，CPS主节点采用以下方法和步骤对总线上的CPS从节点进行动态识别，并被总线上的其他主节点动态识别，如图9所示，图中UM-BUS地址空间和主机内存空间的内部结构布局同图8。为叙述方便，不失一般性，假设CPS主节点M0为待识别主节点。

(1)一个CPS主节点M0在加入到系统中或复位后，首先按照UM-BUS规范完成时间同步，然后向UM-BUS总线上发送一个请求识别的全局中断请求，请求UM-BUS总线上连接的其他所有CPS主节点对其进行识别，并请求识别其他CPS节点；

(2)UM-BUS总线上连接的所有CPS从节点在收到CPS主节点M0发送的请求识别的全局中断请求后，会通过UM-BUS总线向CPS主节点M0发送一个请求识别的中断请求，请求CPS主节点M0对该CPS从节点进行识别加载；

(3)UM-BUS总线上连接的其他CPS主节点在收到CPS主节点M0发送的请求识别的全局中断请求后，首先通过UM-BUS总线读取CPS主节点M0的属性空间的配置信息，在内存中为CPS主节点M0建立功能参数读写访问映射表与方法映射表，完成对CPS主节点M0的动态识别；然后，向CPS主节点M0发送一个请求识别的中断请求，请求CPS主节点M0对该CPS主节点进行识别加载；UM-BUS总线上的各个CPS主节点对CPS主节点M0的总线访问，按照UM-BUS总线的多主仲裁方法，依次进行。

(4)CPS主节点M0收到其他CPS节点发送的请求识别的中断请求后，读取发送请求识别中断的CPS节点的属性空间，根据其属性空间的配置信息，在CPS主节点M0的内存中，为发送请求识别中断的CPS节点建立功能参数读写访问映射表与方法映射表，并将发送请求识别中断的CPS节点的方法代码加载到CPS主节点M0的内存中，完成对发送请求识别中断的CPS节点的动态识别。

本发明实现的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，基于UM-BUS总线，提供了一种CPS主节点对总线上其它CPS节点的功能处理方法进行加载与调用的方法，可以形成标准化的开发方法，能够提高异构CPS节点的融合能力，有利于CPS节点的标准化升级维护。

在不脱离本发明精神的范围内，本发明可以具有多种变形，如：使用其他形式的总线或网络，增加节点上的功能方法区数量等，均可在不同的实施中改变。这些变形也包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (4)

1.一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，其特征在于：将需要加载其他节点功能方法的CPS节点定义为CPS主节点，在动态加载过程中，对任一CPS主节点，其他CPS节点均作为CPS从节点，将其功能方法加载到该主节点中；CPS系统中的主节点采用如下方法与步骤，通过UM-BUS总线，对系统中其它节点的功能处理方法进行动态加载与调用：

(1)CPS主节点首先读取CPS从节点的属性空间，获取CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的配置信息；

(2)CPS主节点根据CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的存储空间需求，在CPS主节点内存中，为CPS从节点建立方法加载区，包含中断处理方法区、全局方法区和功能方法区；

(3)CPS主节点通过UM-BUS总线，将CPS从节点的所有方法代码复制到CPS主节点方法加载区的相应区域；

(4)在CPS主节点中建立方法映射表，为CPS从节点的每个方法指明所占内存的起始地址和大小，映射表中的各个方法，按名称的ASCII码顺序进行排列，便于检索；

(5)CPS主节点中的应用程序调用CPS从节点的功能方法时，首先通过方法名称和参数在方法映射表中进行查找匹配，再转移到相应的映射地址，调用具体的方法代码进行处理。

2.根据权利要求1所述的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，其特征在于：在CPS从节点的属性空间中设置全局方法区和功能处理方法区；所述全局方法区存储CPS从节点全局功能及中断处理方法的配置信息，所述功能处理方法区存储具体功能相关处理方法的配置信息；全局方法与功能处理方法的方法代码存储在CPS从节点的存储空间中。

3.根据权利要求2所述的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，其特征在于：一个CPS节点可以有0、1、2、3或4个功能属性定义区。

4.根据权利要求3所述的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法，其特征在于：CPS主节点为每个CPS从节点进行方法加载时，将所有CPS从节点的中断处理方法放在一个统一映射表中，并与CPS主节点的中断请求进行关联对应；CPS从节点的功能处理方法和其他全局方法放在一起，按节点号和功能类别分别建立方法映射表。

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