CN109547312B - 一种消息间隔敏感的1553b总线事件消息调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消息间隔敏感的1553B总线事件消息调度方法，选择满足重复事件间隔和事件消息传输间隔抖动限定的最大低负载调度周期值，当总线传输进入偶发的高负载状态，采用消息均衡传输的方法，当用时少于T_SCH的连续调度周期数目达到门限时，判定总线传输进入低负载状态。本发明实现简便有效，根据总线的负载情况动态调整总线调度方法，在低负载的情况下减少处理器资源占用，在高负载的情况下通过消息均衡传输来改善消息间隔和延时性能。

Description

一种消息间隔敏感的1553B总线事件消息调度方法

技术领域

本发明涉及总线控制领域，尤其是一种总线事件消息调度方法。

背景技术

1553B总线是一种数字式时分制指令/响应型数据总线，总线上的通信节点分为总线控制器(BC)和远程终端(RT)。总线上的数据流以消息为单位，在总线控制器的调度下进行传输，由事件触发的消息是1553B应用场景中一种典型的数据流。在某些场景下，重复性事件会导致事件消息在总线上按照重复间隔周期性传输，此时系统通常会对消息间隔的抖动范围和超标消息的占比有所限制。

现有总线调度方法根据消息间隔抖动的允许范围选定固定的总线调度周期，按照这一周期节拍地进行总线调度。这一方法在低总线负载的情况下可以满足要求。当总线负载增高时，总线调度的周期无法维持，事件消息传输间隔相比事件重复间隔显著增大。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种1553B总线事件消息调度方法，使得在总线通常的低负载情况下，在满足消息间隔抖动限制的情况下降低总线调度频次，减少占用CPU资源。在总线突发的高负载情况下，通过增加总线调度频次来降低单次消息序列的传输用时，从而减少事件消息的重复间隔。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤如下：

步骤1、选择满足重复事件间隔和事件消息传输间隔抖动限定的最大低负载调度周期值；

定义重复事件的间隔为T_EVENT，总线调度的周期为T_SCH，则周期调度可达到的消息传输间隔抖动范围为时间区间为[T_EVENT-T_SCH,T_EVENT+T_SCH]，当时间区间[T_EVENT-T_SCH,T_EVENT+T_SCH]被消息传输间隔抖动限定(输入条件，通常表示为时间区间[t1,t2]的形式)包含时，则调度周期值T_SCH满足条件；

步骤2、低负载时，按照调度周期T_SCH进行总线调度，即待传输的数据在总线上传输完成，在调度时计算每次调度周期操作的用时，每次启动调度的时刻为t1,待传输的数据全部传输完成的时刻为t2，两次时刻的差值为(t2-t1)，当差值超过调度周期T_SCH时，则判定总线传输进入偶发的高负载状态；

步骤3、在偶发的高负载状态下，采用消息均衡传输的方法，具体如下：

将总线上全部调度的消息分为三类，第1类为时间间隔/延时敏感的消息，有最大延时或时间间隔抖动指标，第2类为构成突发的总线高负载的消息，将承载这部分业务且没有定义最大延时和时间间隔抖动指标的消息都定义为第2类消息，第3类为其余消息，将第2类的消息再分为两组，分别计算第1组和第2组消息的传输用时之和busload_1和busload_2，选择分组方法确保数列busload_1、busload_2的方差最小，即完成分组；

当进入偶发的高负载状态时，采用下面的步骤均衡消息的传输：

1)在每个总线调度周期的开始，总线控制器组织和传输第1类消息，第2类第1组消息和第3类消息；

2)待消息传输结束后，总线控制器组织和传输第1类消息和第2类的第2组消息；

3)待消息传输结束后，本次总线调度周期操作结束，等待周期定时T_SCH到达则进入下一总线调度周期并重复步骤1)的操作；

步骤4、在采用消息均衡传输的方法时，计算每次调度周期操作的用时，当用时少于T_SCH的连续调度周期数目达到门限时，判定总线传输进入低负载状态，进入步骤2的低负载调度策略。

步骤4中所述门限为5。

在高负载状态下现有的消息均衡传输方法不能满足事件消息间隔和延时的要求，可按照如下步骤处理：

将第2类消息构成突发总线高负载的消息分为n组，分别计算每组消息传输用时之和busload_1,busload_2,…,busload_n,选择分组方法确保数列busload_1,busload_2,…,busload_n的方差最小，即完成分组；

当步骤2判定总线进入偶发的高负载状态时，采用下面的消息组织和传输方法：

1)每个总线调度周期的开始，总线控制器组织和传输消息序列1，包括第1类消息，第2类第1组消息和第3类消息；

2)消息序列1传输结束后，总线控制器组织和传输消息序列2，包括第1类消息和第2类第2组消息；

3)依次类推，待消息序列n-1传输结束后，总线控制器组织和传输消息序列n，包括第1类消息和第2类第n组消息；

4)消息序列n传输结束后，本次总线调度周期操作结束，等待周期定时T_SCH到达则进入下一总线调度周期。

本发明的有益效果在于该方法实现简便有效，根据总线的负载情况动态调整总线调度方法，在低负载的情况下减少处理器资源占用，在高负载的情况下通过消息均衡传输来改善消息间隔和延时性能。

附图说明

图1是低负载时的事件消息间隔示意图。

图2是高负载时的总线调度示意图。

图3是高负载时最坏情况下的事件消息间隔示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

步骤1、选择满足重复事件间隔和事件消息传输间隔抖动限定的最大低负载调度周期值；

重复事件间隔和消息传输间隔抖动限定是整个方法的输入条件，因而不存在重复事件间隔取多大和限定值是多少的问题。

定义重复事件的间隔为T_EVENT，总线调度的周期为T_SCH，则周期调度可达到的消息传输间隔抖动范围为时间区间为[T_EVENT-T_SCH,T_EVENT+T_SCH]，当时间区间[T_EVENT-T_SCH,T_EVENT+T_SCH]被消息传输间隔抖动限定(输入条件，通常表示为时间区间[t1,t2]的形式)包含时，则调度周期值T_SCH满足条件；

步骤2、低负载时，按照调度周期T_SCH进行总线调度，即待传输的数据在总线上传输完成，在调度时计算每次调度周期操作的用时，每次启动调度的时刻为t1,在待传输的数据全部传输完成后的时刻为t2，两次时刻的差值为(t2-t1))，当差值超过调度周期T_SCH时，判定为总线传输进入偶发的高负载状态，本方法的物理实体为总线控制器，总线控制器分为控制模块和1553B借口两部分，步骤2由控制模块实施。控制模块计算用时的时候发现当前的操作用时超过调度周期T_SCH时，认为总线上数据传输出现了高负载状态；

步骤3、在偶发的高负载状态下(高负载状态与应用层的某些业务对应，当执行业务时，对应总线出现高负载传输状态，这些业务不是日常的业务)，采用消息均衡传输的方法，具体如下：

在系统分析阶段，将总线上全部调度的消息分为三类，第1类为时间间隔/延时敏感的消息，有明确的最大延时或时间间隔抖动指标，第2类为构成突发的总线高负载的消息，另一方面从应用层分析出高负载状态对应的业务，将承载这部分业务且没有定义最大延时和时间间隔抖动指标的消息都定义为第2类消息，第3类为其余消息，然后将第2类的消息分为两组，每条消息都有固定的传输用时,将消息分成两组,分别计算第1组和第2组消息的传输用时之和busload_1和busload_2，选择分组方法确保数列busload_1、busload_2的方差最小，即完成分组，两组消息占用的总线负载近似相等；

当步骤2的总线调度方法判定进入了偶发的高负载状态时，采用下面的方法均衡消息的传输：

1)在每个总线调度周期的开始，总线控制器组织和传输第1类消息，第2类第1组消息和第3类消息；

2)待消息传输结束后，总线控制器组织和传输第1类消息和第2类第2组消息；

3)待消息传输结束后，本次总线调度周期操作结束，等待周期定时T_SCH到达则进入下一总线调度周期重复步骤1)的操作；

步骤4、采用消息均衡传输的方法时，计算每次调度周期操作的用时，当用时少于T_SCH的连续调度周期数目达到门限时，所述门限为5，判定总线传输进入低负载状态，进入步骤2的低负载调度策略。

在高负载状态下如果现有的消息均衡传输方法不能满足事件消息间隔和延时的要求，可按照如下方法改进：

将第2类消息构成突发总线高负载的消息分为n组，分别计算每组消息传输用时之和busload_1,busload_2,…,busload_n,选择分组方法确保数列busload_1,busload_2,…,busload_n的方差最小，即完成分组，各组消息占用的总线负载近似相等。

当步骤2判定总线进入了偶发的高负载状态时，采用下面的消息组织和传输方法：

1每个总线调度周期的开始，总线控制器组织和传输消息序列1，包括第1类消息，第2类第1组消息和第3类消息；

2)消息序列1传输结束后，总线控制器组织和传输消息序列2，包括第1类消息和第2类第2组消息；

3)依次类推，待消息序列n-1传输结束后，总线控制器组织和传输消息序列n，包括第1类消息和第2类第n组消息；

4)消息序列n传输结束后，本次总线调度周期操作结束，等待周期定时T_SCH到达则进入下一总线调度周期。

实施例：

步骤1、选择满足重复事件间隔和事件消息传输间隔抖动限定的最大低负载调度周期值；

定义重复事件的间隔为T_EVENT，总线调度的周期为T_SCH，T_EVENT是T_SCH的整数倍。在总线低负载的情况下，总线控制器每隔T_SCH组织一次总线消息，每个周期内的总线消息组织和传输用时不超过T_SCH，如图1所示，图1中阴影部分表示消息序列传输。

事件消息在0时刻触发，总线控制器在t时刻组织了此次的事件消息并在后续进行传输，传输结束时刻不超过T_SCH，。事件消息在T_EVENT时刻触发，将在T_EVENT+t时刻由总线控制器组织并在后续进行传输，传输结束时刻不超过T_EVENT+t+T_SCH。两次事件消息传输间隔在T_EVENT附近抖动，抖动的范围为[T_EVENT-T_SCH,T_EVENT+T_SCH]。根据这一抖动范围，参照重复事件的间隔和系统对消息间隔抖动范围的限制，选择满足要求的最大值作为总线低负载时的总线调度周期。

步骤2、按照低负载时的调度周期T_SCH进行总线调度，在调度时计算每次调度周期操作的用时，当结果超过调度周期T_SCH时，判定为总线传输进入偶发的高负载状态。

在总线高负载的情况下，部分调度周期出现总线消息组织和传输用时超过调度周期值T_SCH1的情况，如图2所示。此时总线调度的节拍被破坏，实际的总线调度在上一调度周期总线消息传输结束后进行，连续两次调度起始时刻之间的差值超过了调度周期值T_SCH1。

在这种情况下，时刻0和时刻T_EVENT触发的事件消息传输时的间隔最坏时近似为T_EVENT+3段总线消息传输用时，如图3所示。

步骤3、在偶发的高负载状态下，采用消息均衡传输的方法。

总线周期调度在每个调度节拍开始时集中组织和传输总线消息，这就形成了一个较长的消息传输序列。如图3所示，在高负载的情况下，每次调度后总线传输用时是重复事件消息传输间隔的抖动的主要因素。因而采用消息均衡传输的方法，将每个调度节拍内的消息分成多段进行组织和传输，降低了单个消息序列传输用时和事件消息间隔的抖动。

消息均衡策略如下:

在系统分析阶段、将总线上全部调度的消息分为三类，第1类为时间间隔/延时敏感的消息，第2类为构成突发的总线高负载的消息，第3类为其余消息，然后将第2类的消息分为两组，两组消息占用的总线负载近似相等。

当步骤2的总线调度方法判定进入了偶发的高负载状态时，采用下面的方法均衡消息的传输，

1)在每个总线调度周期的开始，总线控制器组织和传输第1类消息，第2类第1组消息和第3类消息。

2)待消息传输结束后，总线控制器组织和传输第1类消息和第2类第2组消息。

3)待消息传输结束后，本次总线调度周期操作结束，等待周期定时T_SCH到达则进入下一总线调度周期。

步骤4、采用消息均衡传输的方法时，计算每次调度周期操作的用时，当用时少于T_SCH的连续调度周期数目达到门限时，判定为总线传输进入通常的低负载状态，进入步骤2的低负载调度策略。

在总线低负载的状态下，通过选用较长的调度周期，减少对CPU资源的占用。在高负载的状态下，通过消息均衡传输的方法，减少单次消息传输用时，提高了事件消息的时间间隔和延时性能。

Claims (3)

1.一种消息间隔敏感的1553B总线事件消息调度方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1、选择满足重复事件间隔和事件消息传输间隔抖动限定的最大低负载调度周期值；

定义重复事件的间隔为T_EVENT，总线调度的周期为T_SCH，则周期调度可达到的消息传输间隔抖动范围为时间区间为[T_EVENT-T_SCH,T_EVENT+T_SCH]，当时间区间[T_EVENT-T_SCH,T_EVENT+T_SCH]被消息传输间隔抖动限定包含时，其中，限定输入条件为时间区间[t1,t2]的形式，则调度周期值T_SCH满足条件；

步骤2、低负载时，按照调度周期T_SCH进行总线调度，即待传输的数据在总线上传输完成，在调度时计算每次调度周期操作的用时，每次启动调度的时刻为t1,待传输的数据全部传输完成的时刻为t2，两次时刻的差值为(t2-t1)，当差值超过调度周期T_SCH时，则判定总线传输进入偶发的高负载状态；

步骤3、在偶发的高负载状态下，采用消息均衡传输的方法，具体如下：

将总线上全部调度的消息分为三类，第1类为时间间隔/延时敏感的消息，有最大延时或时间间隔抖动指标，第2类为构成突发的总线高负载的消息，将承载这部分业务且没有定义最大延时和时间间隔抖动指标的消息都定义为第2类消息，第3类为其余消息，将第2类的消息再分为两组，分别计算第1组和第2组消息的传输用时之和busload_1和busload_2，选择分组方法确保数列busload_1、busload_2的方差最小，即完成分组；

当进入偶发的高负载状态时，采用下面的步骤均衡消息的传输：

1)在每个总线调度周期的开始，总线控制器组织和传输第1类消息，第2类第1组消息和第3类消息；

2)待消息传输结束后，总线控制器组织和传输第1类消息和第2类的第2组消息；

3)待消息传输结束后，本次总线调度周期操作结束，等待周期定时T_SCH到达则进入下一总线调度周期并重复步骤1)的操作；

步骤4、在采用消息均衡传输的方法时，计算每次调度周期操作的用时，当用时少于T_SCH的连续调度周期数目达到门限时，判定总线传输进入低负载状态，进入步骤2的低负载调度策略。

2.根据权利要求1所述的一种消息间隔敏感的1553B总线事件消息调度方法，其特征在于：

步骤4中所述门限为5。

3.根据权利要求1所述的一种消息间隔敏感的1553B总线事件消息调度方法，其特征在于：

在高负载状态下现有的消息均衡传输方法不能满足事件消息间隔和延时的要求，可按照如下步骤处理：

将第2类消息构成突发总线高负载的消息分为n组，分别计算每组消息传输用时之和busload_1,busload_2,…,busload_n,选择分组方法确保数列busload_1,busload_2,…,busload_n的方差最小，即完成分组；

当步骤2判定总线进入偶发的高负载状态时，采用下面的消息组织和传输方法：

1)每个总线调度周期的开始，总线控制器组织和传输消息序列1，包括第1类消息，第2类第1组消息和第3类消息；

2)消息序列1传输结束后，总线控制器组织和传输消息序列2，包括第1类消息和第2类第2组消息；

3)依次类推，待消息序列n-1传输结束后，总线控制器组织和传输消息序列n，包括第1类消息和第2类第n组消息；

4)消息序列n传输结束后，本次总线调度周期操作结束，等待周期定时T_SCH到达则进入下一总线调度周期。

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