CN109194512A - 环网智能通信装置及其配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环网智能通信装置及其配置方法，涉及通信技术领域，环网智能通信装置包括CPU和FPGA，FPGA与CPU通信连接；FPGA包括多个网口。CPU能够对SCD进行解析得到变电站的虚端子表，FPGA可以根据各个网口的连接状态确定当前工作模式以及汇总各个网口上的通信对象标识信息，进而CPU根据虚端子表、当前工作模式以及通信对象标识信息来获取配置信息，并下发给FPGA，从而实现了自动配置，提高了配置效率和智能性。

Description

环网智能通信装置及其配置方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种环网智能通信装置及其配置方法。

背景技术

随着智能变电站内通信网络的复杂程度越来越高，对通信网络的可靠性也提出了更高的要求。高可用性无缝环网(High-availability Seamless Redundancy Ring，HSR)具有网络故障恢复零延时、故障时不丢帧、网络可靠性高、系统费用低等特点，在智能变电站及智能电网自动化领域越来越受到重视。为了解决不满足IEC-62439-3标准的设备接入到环网中和HSR环与环之间的通信问题，在环网中也存在两种网络通信盒(冗余盒)，即HSR冗余盒(Red Box)和HSR四端口器件(Quad Box)，其中，Red Box为能将普通装置连接到HSR环网上的三端口通信装置，Quad Box为能连接两个HSR环网的四端口通信装置。网络拓扑如图1所示。

在环网工作正常的情况下，为了使不满足IEC-62439-3标准的设备接入到环网中和HSR环与环之间的通信就需要对网络通信盒进行很多通信相关配置使它们能正确识别、处理多播、单播及广播的环内通信、跨环通信以及出环通信等不同报文。

但目前的网络通信盒无法根据所处的网络环境判断自身是Red Box还是QuadBox，甚至有些Quad Box直接用两个Red Box对接而成，增加了成本；配置内容都是通过配置软件手动填写之后下发给设备的。所以，现有的网络通信盒在实际的工程项目实施过程中存在配置繁琐、配置效率低和缺乏智能性的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环网智能通信装置及其配置方法，以实现自动配置，从而提高配置效率和智能性。

第一方面，本发明实施例提供了一种环网智能通信装置，包括中央处理器CPU和现场可编程逻辑门阵列FPGA，所述FPGA与所述CPU通信连接；所述FPGA包括多个网口；

所述CPU用于根据变电站配置描述文件SCD生成变电站的虚端子表；

所述FPGA用于获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式，并将所述当前工作模式的模式信息上送所述CPU；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA还用于汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并将所述通信对象标识信息上送所述CPU；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识；

所述CPU还用于接收所述模式信息和所述通信对象标识信息，根据所述虚端子表、所述模式信息和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件，并将所述过滤条件组成第一配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA还用于接收并解析所述第一配置信息帧，得到所述过滤条件。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述FPGA包括串行器/解串器SERDES，所述SERDES通过低电压差分信号LVDS与所述CPU进行通信。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述FPGA和所述CPU的通信链路通过通用异步收发传输器UART串口或集成电路总线I2C接口进行通信。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述FPGA还用于对所述第一配置信息帧进行校验，并根据校验结果生成第一响应帧上送所述CPU；

所述CPU还用于接收到所述第一响应帧后，根据所述第一响应帧确定配置是否生效。

第二方面，本发明实施例还提供一种环网智能通信装置的配置方法，所述方法应用在如上述第一方面所述的环网智能通信装置上；所述方法包括：

所述CPU根据SCD生成变电站的虚端子表；

所述FPGA获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式，并将所述当前工作模式的模式信息上送所述CPU；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并将所述通信对象标识信息上送所述CPU；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识；

所述CPU接收所述模式信息和所述通信对象标识信息，根据所述虚端子表、所述模式信息和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件，并将所述过滤条件组成第一配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA接收并解析所述第一配置信息帧，得到所述过滤条件。

第三方面，本发明实施例还提供一种环网智能通信装置，包括CPU和FPGA，所述FPGA与所述CPU通信连接；所述FPGA包括多个网口；

所述CPU用于根据SCD生成变电站的虚端子表，并将所述虚端子表的虚端子信息组成第二配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA用于接收并解析所述第二配置信息帧，得到虚端子对应关系；

所述FPGA还用于获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA还用于汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并根据所述虚端子对应关系、所述当前工作模式和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，所述FPGA包括SERDES，所述SERDES通过LVDS与所述CPU进行通信。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第二种可能的实施方式，其中，所述FPGA和所述CPU的通信链路通过UART串口或I2C接口进行通信。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第三种可能的实施方式，其中，所述FPGA还用于对所述第二配置信息帧进行校验，并根据校验结果生成第二响应帧上送所述CPU；

所述CPU还用于接收到所述第二响应帧后，根据所述第二响应帧确定配置是否生效。

第四方面，本发明实施例还提供一种环网智能通信装置的配置方法，所述方法应用在如上述第三方面所述的环网智能通信装置上；所述方法包括：

所述CPU根据SCD生成变电站的虚端子表，并将所述虚端子表的虚端子信息组成第二配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA接收并解析所述第二配置信息帧，得到虚端子对应关系；

所述FPGA获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并根据所述虚端子对应关系、所述当前工作模式和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例中，环网智能通信装置包括中央处理器CPU和现场可编程逻辑门阵列FPGA，FPGA与CPU通信连接；FPGA包括多个网口；CPU用于根据变电站配置描述文件SCD生成变电站的虚端子表；FPGA用于获取当前网络环境下各个网口的连接状态，根据该连接状态确定环网智能通信装置的当前工作模式，并将当前工作模式的模式信息上送CPU；其中，当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；FPGA还用于汇总各个网口上的通信对象标识信息，并将通信对象标识信息上送CPU；其中，通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识；CPU还用于接收模式信息和通信对象标识信息，根据虚端子表、模式信息和通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件，并将过滤条件组成第一配置信息帧下发给FPGA；FPGA还用于接收并解析第一配置信息帧，得到过滤条件。CPU能够对SCD进行解析，FPGA可以根据各个网口的连接状态确定当前工作模式，进而该环网智能通信装置通过CPU和FPGA可以获取配置信息，从而实现了自动配置，提高了配置效率和智能性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种网络拓扑的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种环网智能通信装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前现在符合IEC-62439-3标准的环网通信盒，在工程实施组网完成之后，需要分别对其配置才能投入运行。这些配置内容都是通过配置软件手动填写之后下发给设备的，这工作相当之繁琐。基于此，本发明实施例提供的一种环网智能通信装置及其配置方法，CPU对变电站的SCL(Substation Configuration description Language，变电站配置语言)格式的SCD(Substation Configuration Description，变电站配置描述文件)进行解析，结合当前的网络连接状态及网络中的虚端子信息获取所需的配置信息，自动下发给网络执行器件；大幅度提高了项目实施效率、降低了人为配置过程中出错的概率；实现了自动配置，从而提高了配置效率和智能性。

实施例一：

本发明实施例提供了一种环网智能通信装置，该环网智能通信装置集成有RedBox功能和Quad Box功能，能够根据所处的网络环境自动判断正确的工作模式，即Red Box模式或Quad Box模式，从而可以克服现有装置在工程项目实施过程中配置繁琐、缺乏灵活性和智能性的缺点。

图2为本发明实施例提供的一种环网智能通信装置的结构示意图，如图2所示，该环网智能通信装置包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)和FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)，FPGA与CPU通信连接；FPGA包括多个网口，如图2中的mac0、mac1、mac2、mac3和mac 4。

上述环网智能通信装置的工作过程如下：CPU根据SCD生成变电站的虚端子表；FPGA获取当前网络环境下各个网口的连接状态，根据该连接状态确定环网智能通信装置的当前工作模式，并将当前工作模式的模式信息上送CPU；其中，当前工作模式包括HSR冗余盒(Red Box)或HSR四端口器件(Quad Box)；FPGA汇总各个网口上的通信对象标识信息，并将通信对象标识信息上送CPU；其中，通信对象标识信息包括目的MAC(Media AccessControl，媒体访问控制)地址和应用标识；CPU接收模式信息和通信对象标识信息，根据虚端子表、模式信息和通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件，并将过滤条件组成第一配置信息帧下发给FPGA；FPGA接收并解析第一配置信息帧，得到过滤条件。从而FPGA可以根据过滤条件对出环的数据进行过滤，防止无效帧通过，提高网络的带宽利用率和系统的安全性。

进一步地，为了便于CPU确认配置是否生效，上述FPGA还用于对第一配置信息帧进行校验，并根据校验结果生成第一响应帧上送CPU；CPU还用于接收到第一响应帧后，根据第一响应帧确定配置是否生效。

具体地，在每个配置信息帧(第一配置信息帧)的帧尾都会带有本帧的CRC(CyclicRedundancy Check，循环冗余校验码)校验码，FPGA收到配置信息帧之后会根据帧的内容生成一个CRC校验码，比较这两个校验码(帧尾携带的校验码和生成的校验码)是否相同，若相同则校验通过；若不同则校验失败，FPGA可以请求CPU重发配置信息帧。FPGA根据校验结果生成对应的响应帧(第一响应帧)，上送给CPU。CPU可以从响应帧中解析出校验结果，从而确定配置是否生效。

基于上述内容可知，CPU负责SCL格式的变电站配置描述文件(SCD)解析、环网智能通信装置功能判断、配置数据生成、配置数据组帧发送、配置响应帧判断等；FPGA负责网口数据判断及组帧上送、配置解析、冗余控制等。

在一些可能的实施例中，对于图2所示的各个网口，可以做如下规定：

①mac0、mac1和mac4组成Red Box，其中mac4为出HSR环的网口；

②mac0、mac1、mac2和mac3组成Quad Box，其中mac0和mac1为左环网口；mac2和mac3为右环网口。

在一些可能的实施例中，基于上述内容，该环网智能通信装置的具体工作过程如下：

(1)CPU内均存储有SCL格式的变电站配置描述文件(SCD)，上电后，CPU对SCD进行解析，获取变电站IED(Intelligent Electronic Device，智能电子设备)的拓扑结构，进而基于变电站IED的拓扑结构生成变电站的虚端子表。其中，虚端子表的虚端子信息包括虚端子对应关系。

(2)FPGA判断当前网络环境下各个网口的连接状态，根据网口的连接状态得出此时正确的工作模式，即Red Box或Quad Box。并将此模式信息组成自定义帧frame_a上送CPU。其中，FPGA与CPU之间的通信已预先定义了报文格式，二者自定义帧的方式进行通信。

例如：当仅mac0、mac1和mac4处于连接状态时，FPGA确定当前工作模式为Red Box模式；当仅mac0、mac1、mac2和mac3处于连接状态时，FPGA确定当前工作模式为Quad Box模式。

(3)当FPGA从环网内的各个网口收到数据帧之后先解析得到目的MAC地址、应用标识(APPID，application identification)等通信对象标识信息，按照网口分别将这些通信对象标识信息组成自定义帧frame_b依次上送CPU。当然，此处的“各个网口”指的是处于连接状态的网口。

(4)CPU根据收到的frame_a判断得出此时的工作模式，与FPGA状态同步。

(5)在Red Box模式下，CPU收到frame_b，解析后得到HSR环网中的目的MAC地址、应用标识(APPID)等通信对象标识信息，结合生成的虚端子表判断得出环内数据从出环网口mac4发出时的过滤条件，并生成自定义配置信息帧frame_c下发给FPGA。

上述自定义配置信息帧frame_c中携带有配置信息，该配置信息包括得到的过滤条件，还可以包括本装置的源MAC地址、装置发出的以太网帧是否带VLAN(Virtual LocalArea Network，虚拟局域网)标志、是否统计各网口上错误帧的数量、是否生成环内有效装置的信息表及Red Box模式下子功能。

Red Box模式下的子功能包括：

1)HSR-SAN(Singly Attached Node，单连接节点)：在mac4上的数据流不是HSR，也不是PRP(Parallel Redundancy Protocol，并行冗余协议)；

2)HSR-PRP：在mac4上的数据流被标记为PRP_A网或者PRP_B网。

(6)在Quad Box模式下，CPU收到frame_b，解析得到左右两环中的目的MAC地址、应用标识等通信对象标识信息，结合生成的虚端子表判断得出左环送到右环的数据过滤条件及右环送到左环的数据过滤条件，并生成自定义配置信息帧frame_d下发给FPGA。

上述自定义配置信息帧frame_d中也携带有配置信息，该配置信息包括得到的过滤条件，还可以包括本装置的源MAC地址、装置发出的以太网帧是否带VLAN(Virtual LocalArea Network，虚拟局域网)标志、是否统计各网口上错误帧的数量以及是否生成环内有效装置的信息表。

(7)在当前模式下，FPGA收到frame_c或frame_d，解析得到过滤条件，并组成自定义响应帧frame_e，上送通知CPU是否配置成功。

两种模式下都需要对单播和组播两种报文进行过滤，对单播报文的过滤条件包括目的MAC地址和IP地址；对组播报文过滤条件包括目的MAC地址、应用标识和数据集名称(DatSet)。

(8)FPGA根据过滤条件对出环的数据进行过滤，防止无效帧通过，提高网络的带宽利用率和系统的安全性。

(9)CPU收到frame_e之后，解析判断配置是否生效，如果无效则返回步骤(5)或(6)重新下发自定义配置信息帧。

在一些可能的实施方案中，FPGA和CPU的通信链路采用的是高速串行差分接口。如图2所示，该环网智能通信装置包括CPU部分和FPGA部分，这两部分通过低电压差分信号(LVDS，Low-Voltage Differential Signaling)进行通信，其中，LVDS是一种电平标准，抗干扰能力强。

具体地，如图2所示，SERDES(Serializer Deserializer，串行器/解串器)是FPGA内部集成的硬核。FPGA还包括配置解析模块、上行数据缓存模块、冗余控制及网口数据判断模块、以及与冗余控制及网口数据判断模块通信连接的网口mac0、mac1、mac2、mac3和mac4。配置解析模块分别与SERDES、冗余控制及网口数据判断模块通信连接；上行数据缓存模块分别与SERDES、冗余控制及网口数据判断模块通信连接。

CPU和FPGA之间通信采用高速串行差分总线，提高了数据传输的抗干扰能力和通信效率，有效减少了两者之间的硬件连线。

在一些可能的实施方案中，FPGA和CPU的通信链路通过UART(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)串口或I2C(Inter－Integrated Circuit，集成电路总线)接口进行通信。

图3为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的结构示意图，图3中示出了采用UART串口时具体的链路连接关系。如图3所示，CPU和FPGA内均设置有UART控制器，且均外接有串口芯片，CPU和FPGA通过UART控制器和串口芯片进行通信。

综上，本发明实施例中，CPU能够对SCD进行解析得到变电站的虚端子表，FPGA可以根据各个网口的连接状态确定当前工作模式以及汇总各个网口上的通信对象标识信息，进而CPU根据虚端子表、当前工作模式以及通信对象标识信息来获取配置信息，并下发给FPGA，从而实现了自动配置，提高了配置效率和智能性。另外采用FPGA进行网络数据控制，数据在其内部并行处理，延时小、控制精确。

实施例二：

本实施例提供了一种环网智能通信装置的配置方法，该方法应用在如上述实施例一的环网智能通信装置上。

图4为本发明实施例提供的一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤S401，CPU根据SCD生成变电站的虚端子表。

步骤S402，FPGA获取当前网络环境下各个网口的连接状态，根据该连接状态确定环网智能通信装置的当前工作模式，并将当前工作模式的模式信息上送CPU。

其中，当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件。

步骤S403，FPGA汇总各个网口上的通信对象标识信息，并将通信对象标识信息上送CPU。

其中，通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识。

步骤S404，CPU接收模式信息和通信对象标识信息，根据虚端子表、模式信息和通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件，并将过滤条件组成第一配置信息帧下发给FPGA。

步骤S405，FPGA接收并解析第一配置信息帧，得到过滤条件。

从而FPGA可以根据过滤条件对出环的数据进行过滤，防止无效帧通过，提高网络的带宽利用率和系统的安全性。

图5为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图，图5中进一步细化了配置过程。如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S501，上电后，CPU对SCD进行解析，获取变电站IED的拓扑结构，并基于该拓扑结构生成变电站的虚端子表。

步骤S502，FPGA判断当前网络环境下各个网口的连接状态，根据网口的连接状态得出此时正确的工作模式，即Red Box或Quad Box；并将此模式信息组成自定义帧frame_a上送CPU。

步骤S503，当FPGA从环网内的各个网口收到数据帧之后先解析得到目的MAC地址、应用标识等通信对象标识信息，按照网口分别将这些通信对象标识信息组成自定义帧frame_b依次上送CPU。

步骤S504，CPU根据收到的frame_a判断得出此时的工作模式，与FPGA状态同步。

步骤S505，CPU收到frame_b，解析后得到通信对象标识信息，结合生成的虚端子表判断得出当前工作模式下的过滤条件，并生成自定义配置信息帧frame_c或frame_d下发给FPGA。

步骤S506，FPGA收到frame_c或frame_d，解析得到过滤条件，并组成自定义响应帧frame_e，上送通知CPU是否配置成功。

步骤S507，FPGA根据过滤条件对出环的数据进行过滤。

步骤S508，CPU收到frame_e之后，解析判断配置是否生效。

如果是，流程结束；如果否，返回步骤S505，重新下发自定义配置信息帧。

本发明实施例中，CPU能够对SCD进行解析得到变电站的虚端子表，FPGA可以根据各个网口的连接状态确定当前工作模式以及汇总各个网口上的通信对象标识信息，进而CPU根据虚端子表、当前工作模式以及通信对象标识信息来获取配置信息，并下发给FPGA，从而实现了自动配置，提高了配置效率和智能性。另外采用FPGA进行网络数据控制，数据在其内部并行处理，延时小、控制精确。

实施例三：

本发明实施例提供了另一种环网智能通信装置，该环网智能通信装置包括CPU和FPGA，FPGA与CPU通信连接；FPGA包括多个网口。可见该环网智能通信装置的结构与上述实施例一的相同，然而该环网智能通信装置工作过程不同于上述实施例一。下面重点对该环网智能通信装置的工作过程进行介绍。

本实施例中，环网智能通信装置的工作过程如下：CPU根据SCD生成变电站的虚端子表，并将虚端子表的虚端子信息组成第二配置信息帧下发给FPGA；FPGA接收并解析第二配置信息帧，得到虚端子对应关系；FPGA获取当前网络环境下各个网口的连接状态，根据连接状态确定环网智能通信装置的当前工作模式；其中，当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；FPGA汇总各个网口上的通信对象标识信息，并根据虚端子对应关系、当前工作模式和通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件；其中，通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识。从而FPGA可以根据过滤条件对出环的数据进行过滤，实现自动过滤的目的。

进一步地，为了便于CPU确认配置是否生效，FPGA还用于对第二配置信息帧进行校验，并根据校验结果生成第二响应帧上送CPU；CPU还用于接收到第二响应帧后，根据第二响应帧确定配置是否生效。具体过程可以参照上述实施例一的对应描述，这里不再赘述。

在一些可能的实施例中，基于上述内容，该环网智能通信装置的具体工作过程如下：

(1)上电后，CPU对智能变电站配置描述文件(SCD)解析，获取智能变电站IED设备的拓扑结构，生成智能变电站虚端子表，并将虚端子信息组成自定义配置信息帧frame_a下发给FPGA。

上述自定义配置信息帧frame_a中携带有配置信息，该配置信息包括虚端子信息。

(2)FPGA收到frame_a之后，解析得到虚端子对应关系，并组成配置响应帧frame_b上送CPU。

(3)CPU收到frame_b之后，解析判断是否配置成功(配置是否生效)。若不成功，则重新下发frame_a。

(4)FPGA判断当前网络环境下各个网口的连接状态，根据网口连接状态得出此时正确的工作模式，即Red Box或Quad Box。并将此模式信息组成自定义帧frame_c上送CPU。

(5)CPU根据收到的frame_c判断得出此时的工作模式，与FPGA状态同步。

(6)在Red Box模式下，当FPGA从环网内收到数据帧之后先解析得到目的MAC地址、应用标识等通信对象标识信息，结合虚端子对应关系生成过滤条件，再根据该过滤条件判断得到该帧是不是应该从出环网口(如mac4)出环网。从而起到自动过滤的目的。

(7)在Quad Box模式下，将连接左右两环的部分分别看做两个单独的Red Box，当FPGA从左环网口(或右环网口)收到数据帧之后先解析得到目的MAC地址、应用标识等通信对象标识信息，结合虚端子对应关系生成过滤条件，再根据该过滤条件判断得到该帧是不是应该从右环网口(或左环网口)出环网。从而对无效帧进行过滤。

在一些可能的实施例中，FPGA包括SERDES，SERDES通过LVDS与CPU进行通信。在另一些可能的实施例中，FPGA和CPU的通信链路通过UART串口或I2C接口进行通信。FPGA和CPU之间的具体链路连接关系均可以参照上述实施例一的描述，这里不再赘述。

综上，本发明实施例中，CPU能够对SCD进行解析得到变电站的虚端子表，并将虚端子信息下发给FPGA，FPGA可以根据各个网口的连接状态确定当前工作模式以及汇总各个网口上的通信对象标识信息，进而FPGA根据虚端子信息、当前工作模式以及通信对象标识信息来生成过滤条件，从而实现了自动配置，提高了配置效率和智能性。

实施例四：

本实施例提供了一种环网智能通信装置的配置方法，该方法应用在如上述实施例三的环网智能通信装置上。

图6为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图，如图6所示，该方法包括以下步骤：

步骤S601，CPU根据SCD生成变电站的虚端子表，并将虚端子表的虚端子信息组成第二配置信息帧下发给FPGA。

步骤S602，FPGA接收并解析第二配置信息帧，得到虚端子对应关系。

步骤S603，FPGA获取当前网络环境下各个网口的连接状态，根据连接状态确定环网智能通信装置的当前工作模式。

其中，当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件。

步骤S604，FPGA汇总各个网口上的通信对象标识信息，并根据虚端子对应关系、当前工作模式和通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件。

其中，通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识。从而FPGA可以根据过滤条件对出环的数据进行过滤，实现自动过滤的目的。

图7为本发明实施例提供的另一种环网智能通信装置的配置方法的流程示意图，图7中进一步细化了配置过程。如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤S701，上电后，CPU对SCD解析，获取智能变电站IED设备的拓扑结构，生成智能变电站虚端子表，并将虚端子信息组成自定义配置信息帧frame_a下发给FPGA。

步骤S702，FPGA收到frame_a之后，解析得到虚端子对应关系，并组成配置响应帧frame_b上送CPU。

步骤S703，CPU收到frame_b之后，解析判断是否配置成功。

若不成功，则返回步骤S701，重新下发frame_a。

步骤S704，FPGA判断当前网络环境下各个网口的连接状态，根据网口连接状态得出此时正确的工作模式，即Red Box或Quad Box；并将此模式信息组成自定义帧frame_c上送CPU。

步骤S705，CPU根据收到的frame_c判断得出此时的工作模式，与FPGA状态同步。

步骤S706，当FPGA从环网内收到数据帧之后先解析得到通信对象标识信息，结合虚端子对应关系和工作模式生成当前工作模式下的过滤条件；再根据该过滤条件判断得到该帧是不是应该从出环网口出环网。

从而起到自动过滤的目的。

本发明实施例中，CPU能够对SCD进行解析得到变电站的虚端子表，并将虚端子信息下发给FPGA，FPGA可以根据各个网口的连接状态确定当前工作模式以及汇总各个网口上的通信对象标识信息，进而FPGA根据虚端子信息、当前工作模式以及通信对象标识信息来生成过滤条件，从而实现了自动配置，提高了配置效率和智能性。

本发明实施例提供的环网智能通信装置及其配置方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述对应装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本发明实施例所提供的进行环网智能通信装置的配置方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种环网智能通信装置，其特征在于，包括中央处理器CPU和现场可编程逻辑门阵列FPGA，所述FPGA与所述CPU通信连接；所述FPGA包括多个网口；

所述CPU用于根据变电站配置描述文件SCD生成变电站的虚端子表；

所述FPGA用于获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式，并将所述当前工作模式的模式信息上送所述CPU；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA还用于汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并将所述通信对象标识信息上送所述CPU；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识；

所述CPU还用于接收所述模式信息和所述通信对象标识信息，根据所述虚端子表、所述模式信息和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件，并将所述过滤条件组成第一配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA还用于接收并解析所述第一配置信息帧，得到所述过滤条件。

2.根据权利要求1所述的环网智能通信装置，其特征在于，所述FPGA包括串行器/解串器SERDES，所述SERDES通过低电压差分信号LVDS与所述CPU进行通信。

3.根据权利要求1所述的环网智能通信装置，其特征在于，所述FPGA和所述CPU的通信链路通过通用异步收发传输器UART串口或集成电路总线I2C接口进行通信。

4.根据权利要求1所述的环网智能通信装置，其特征在于，所述FPGA还用于对所述第一配置信息帧进行校验，并根据校验结果生成第一响应帧上送所述CPU；

所述CPU还用于接收到所述第一响应帧后，根据所述第一响应帧确定配置是否生效。

5.一种环网智能通信装置的配置方法，其特征在于，所述方法应用在如权利要求1至4中任一项所述的环网智能通信装置上；所述方法包括：

所述CPU根据SCD生成变电站的虚端子表；

所述FPGA获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式，并将所述当前工作模式的模式信息上送所述CPU；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并将所述通信对象标识信息上送所述CPU；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识；

所述CPU接收所述模式信息和所述通信对象标识信息，根据所述虚端子表、所述模式信息和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件，并将所述过滤条件组成第一配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA接收并解析所述第一配置信息帧，得到所述过滤条件。

6.一种环网智能通信装置，其特征在于，包括CPU和FPGA，所述FPGA与所述CPU通信连接；所述FPGA包括多个网口；

所述CPU用于根据SCD生成变电站的虚端子表，并将所述虚端子表的虚端子信息组成第二配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA用于接收并解析所述第二配置信息帧，得到虚端子对应关系；

所述FPGA还用于获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA还用于汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并根据所述虚端子对应关系、所述当前工作模式和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识。

7.根据权利要求6所述的环网智能通信装置，其特征在于，所述FPGA包括SERDES，所述SERDES通过LVDS与所述CPU进行通信。

8.根据权利要求6所述的环网智能通信装置，其特征在于，所述FPGA和所述CPU的通信链路通过UART串口或I2C接口进行通信。

9.根据权利要求6所述的环网智能通信装置，其特征在于，所述FPGA还用于对所述第二配置信息帧进行校验，并根据校验结果生成第二响应帧上送所述CPU；

所述CPU还用于接收到所述第二响应帧后，根据所述第二响应帧确定配置是否生效。

10.一种环网智能通信装置的配置方法，其特征在于，所述方法应用在如权利要求6至9中任一项所述的环网智能通信装置上；所述方法包括：

所述CPU根据SCD生成变电站的虚端子表，并将所述虚端子表的虚端子信息组成第二配置信息帧下发给所述FPGA；

所述FPGA接收并解析所述第二配置信息帧，得到虚端子对应关系；

所述FPGA获取当前网络环境下各个所述网口的连接状态，根据所述连接状态确定所述环网智能通信装置的当前工作模式；其中，所述当前工作模式包括HSR冗余盒或HSR四端口器件；

所述FPGA汇总各个所述网口上的通信对象标识信息，并根据所述虚端子对应关系、所述当前工作模式和所述通信对象标识信息确定出环数据的过滤条件；其中，所述通信对象标识信息包括目的MAC地址和应用标识。