CN111083115A - 数据传输方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于涉及数据传输控制技术领域，具体涉及一种数据传输方法和系统。其中数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道；两路硬件传输通道同时传输数据；通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道；将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。本发明通过在数据传输每一层进行传输控制和差错检查，以保证双通道数据传输的可靠性、正确性和实时性。

Description

数据传输方法和系统

技术领域

本发明属于数据传输控制技术领域，具体涉及一种数据传输方法和系统。

背景技术

随着航空电子技术的发展，航空电子系统功能和复杂度不断增加，对系统可靠性和灵活性的要求也越来越高，双通道热备份是目前机载容错计算机系统常用的容错手段，两通道之间实时数据传输进行数据交换以完成控制表决和计算。交叉通道链路数据传输可靠性和正确性是系统容错的重要保证。

交叉通道链路数据传输经过硬件传输层，传输控制层和应用层三层才能够完成数据的一次交叉传输，为了保证实时性，硬件传输速率较高，在传输过程中不可避免的会出现传输数据错误，降低数据可靠性。

可见，现有的数据传输方案存在数据可靠性较低的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据传输方法和系统，以保证双通道数据传输的可靠性、正确性和实时性。

第一方面，本发明实施例提供了一种数据传输方法，应用于数据传输系统，所述数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道；

所述方法包括：

两路硬件传输通道同时传输数据；

通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；

传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道；

将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。

可选的，所述数据传输系统设置有一级缓冲通道和二级缓冲通道，其中，所述一级缓冲通道的容量大于所述二级缓冲通道；

所述传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道，将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层的步骤，包括：

将所述硬件传输层传输的可使用的数据存放到所述一级缓冲通道；

依次从所述一级缓冲通道中拿取数据包到所述二级缓冲通道中进行解析，将解析后的数据传输到所述应用层。

可选的，所述一级缓冲通道和所述二级缓冲通道均为环形缓冲通道。

可选的，所述硬件传输层的两路硬件传输通道的串口传输波特率为921600bps。

可选的，所述硬件传输通道的发送接收中断为1字节。

可选的，所述数据传输系统为交叉通道链路传输系统，所述交叉通道链路传输系统包括第一产品模块和第二产品模块；

所述第一产品模块和所述第二产品模块均包括应用层、传输控制层和硬件传输层；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层均设置有两路硬件传输通道；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层之间同时进行各自产品模块数据的收发。

第二方面，本发明实施例提供了一种数据传输系统，所述数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道；

两路硬件传输通道用于同时传输数据，通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；

传输控制层用于将可使用的目标数据存放到缓冲通道，将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。

可选的，所述数据传输系统设置有一级缓冲通道和二级缓冲通道，其中，所述一级缓冲通道的容量大于所述二级缓冲通道；

所述传输控制层用于将所述硬件传输层传输的可使用的数据存放到所述一级缓冲通道，依次从所述一级缓冲通道中拿取数据包到所述二级缓冲通道中进行解析，将解析后的数据传输到所述应用层。

可选的，所述一级缓冲通道和所述二级缓冲通道均为环形缓冲通道。

可选的，所述数据传输系统为交叉通道链路传输系统，所述交叉通道链路传输系统包括第一产品模块和第二产品模块；

所述第一产品模块和所述第二产品模块均包括应用层、传输控制层和硬件传输层；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层均设置有两路硬件传输通道；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层之间同时进行各自产品模块数据的收发。

本发明实施例提供的数据传输方案，所应用的其中数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道；两路硬件传输通道同时传输数据；通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道；将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。本发明通过在数据传输每一层进行传输控制和差错检查，以保证双通道数据传输的可靠性、正确性和实时性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种数据传输方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的数据传输方法所应用的数据传输系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的数据传输方法所应用的数据传输过程示意图；

图4为本发明实施例提供的数据传输方法所应用的数据传输过程示意图。

具体实施方式

通过具体示例，对本发明作进一步详细说明。

为了解决机载系统运行可靠性，本发明根据交叉通道链路数据传输过程设计了三层传输控制和差错控制方法，使得数据传输过程每一层都可控制可检测，有效提高数据传输可靠性和正确性。

参见图1，为本发明实施例提供的数据传输方法的流程示意图。所述数据传输方法应用于数据传输系统，所述数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道。，同收同发，采用奇偶校验，并设置单字节传输中断，保证硬件缓冲区有足够的缓冲空间接收之后的数据。

输控制层完成数据发送和接收功能，数据发送主要进行数据包包头和校验数据组包。数据接收采用两级环形缓冲设计，第一级缓冲采用速率高且空间大的环形缓冲，用于暂存硬件层接收的两次接收周期之间的所有数据，第二级缓冲采用普通的环形缓冲，用于数据包解析控制以及数据包差错控制。采用三层传输控制，在硬件传输层，传输控制层和应用层分别进行数据传输控制和差错控制，三层独立。三层传输控制，分别在硬件传输层、传输控制层和应用层进行数据传输控制和差错控制，保证每一次数据传输的正确性。

应用层主要完成数据发送接收周期控制以及故障记录。

如图1所示，所述数据传输方法主要包括：

S101，两路硬件传输通道同时传输数据；

S102，通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；

硬件层传输控制，采用两路高速串口，设置传输速率为最高波特率，两路串口同发同收，互为备份。两路串口数据都正确，则取后发后收串口数据；若有一路数据错误，则丢弃错误包，取正确串口传输数据；若两路都错误，则丢弃当前周期数据包。硬件传输层进行传输控制，采用同构的两路传输，并进行奇偶校验；同时设置单字节传输中断。

可选的，所述硬件传输层的两路硬件传输通道的串口传输波特率为921600bps。

可选的，所述硬件传输通道的发送接收中断为1字节。

硬件层传输控制，两路串口配置奇偶校验，检测硬件数据传输。硬件发送接收缓冲区长度为n(n>1)，收发采用1字节中断方式，保证待发送和接收数据有缓冲区空间可以存放，不会丢失或被其他数据覆盖，产生丢数据。

S103，传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道；

S104，将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。

传输控制层数据传输，完成数据发送组包和数据接收解析，采用两级环形缓冲进行数据接收和解析。应用层数据传输控制，进行数据发送和接收周期控制以及故障记录。还包括差错控制，通过检测数据包包头、校验和以及数据完整性，若发生错误，则丢弃当前数据包。

可选的，所述数据传输系统设置有一级缓冲通道和二级缓冲通道，其中，所述一级缓冲通道的容量大于所述二级缓冲通道；

所述传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道，将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层的步骤，包括：

将所述硬件传输层传输的可使用的数据存放到所述一级缓冲通道；

依次从所述一级缓冲通道中拿取数据包到所述二级缓冲通道中进行解析，将解析后的数据传输到所述应用层。

可选的，所述一级缓冲通道和所述二级缓冲通道均为环形缓冲通道。

传输控制层数据传输，数据解析对两路串口数据分别进行解析，并将正确包中的数据内容按照类型分别转存入应用缓冲中。传输控制层数据传输，数据接收采用两级环形缓冲完成，其中一级缓冲存储效率高，缓冲区大，用于高速接收保存硬件接收缓冲区中的数据，防止数据丢失，一级缓冲大小设置需大于两周期接收的最大数据量长度的两倍，防止数据覆盖。二级缓冲从一级缓冲中读取数据，并进行数据解析，二级缓冲大小设置最大数据包长度的两倍即可，即在二级缓冲中能够存放完整数据包。

应用层数据传输控制，应用层控制数据发送任务周期以及数据接收周期，并使用接收数据完成应用任务功能控制。

差错控制包括在硬件传输层在数据传输过程中进行奇偶校验。具体的，在传输控制层解析数据过程中，分别判断数据包头，数据长度和数据校验和的正确性，任何数据错误，则丢弃当前数据包。在数据解析过程中，同时要判断待解析数据包是否完整，若出现数据传输了一半的非完整数据包，当前周期无法解析，则保存此包数据，待下一周期解析任务运行时接收完整数据包后再解析。差错控制还包括应用层任务在使用传输数据时，先根据数据长度判断数据有效性再决定使用当前周期数据或历史数据，若数据错误记录数据传输错误，若连续3周期数据错误则记录永久故障。

在本发明的一种具体实施方式中，所述数据传输系统为交叉通道链路传输系统，所述交叉通道链路传输系统包括第一产品模块和第二产品模块；

所述第一产品模块和所述第二产品模块均包括应用层、传输控制层和硬件传输层；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层均设置有两路硬件传输通道；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层之间同时进行各自产品模块数据的收发。

本发明交叉通道链路数据传输实现时主要分成三部分：

1、数据传输过程

交叉通道链路数据传输是双通道之间数据互相传输，数据传输过程分别经过硬件传输层，传输控制层和应用层，数据传输结构示意图如图2所示。

其中硬件传输层按字节进行数据发送和接收，将一个通道的数据互相传输给另一通道，并采用两路串口传输。在硬件传输层根据串口波特率数据以字节流的形式持续传输，即在硬件传输层数据传输无周期。为了保证实时性，通道数据传输一般采用串口最高波特率传输。

传输控制层完成发送数据包组织并发送，并按设定周期进行数据接收和解析。由于硬件传输速率很高，且数据流持续不断传输，而数据解析会占用较多时间，影响数据接收，导致数据丢失，所以为了平衡高速数据接收和较慢数据解析之间的速度不匹配，采用两级环形缓冲的设计，一级高速缓冲用于数据接收，二级低速缓冲用于数据解析，两级环形缓冲的设计能够有效保证数据的完整性和实时性。同时传输控制层是数据差错检测的重要阶段，为了能够对数据正确性进行有效检测，在发送数据包组织时，需在数据包中写入包头数据和数据长度信息，在数据包尾写入整包数据的校验值，在数据解析时可根据包头数据和包尾校验和对数据内容进行正确性检测。由于传输控制层采用周期解析，而硬件传输层数据是字节流的形式，所以在解析过程中除了正确数据包和错误数据包外，还可能会出现残缺数据包，即在二级缓冲中只有数据包一部分数据，数据包不完整，此时数据包是正确的，不能丢弃，而应该保存，在下一解析周期，待数据接收完整后再继续解析。

应用层完成数据发送和接收的周期控制，数据发送接收周期若异常，会出现数据接收时两周期数据覆盖的情况，若数据错误记录数据传输错误，若连续3周期数据错误则记录永久故障。

2、数据传输控制

数据传输控制按照数据传输过程分三层控制：

1)、硬件传输层：设置两路串口传输波特率为最高波特率：921600，并设置串口传输过程奇偶校验。硬件发送接收缓冲区深度设置为8字节，发送接收中断为1字节中断，这样每次发送接收时都还有7字节缓冲暂存待发送或接收数据。

2)、传输控制层：进行数据发送和接收控制。

发送数据包包括包头、数据类型、数据长度、数据内容和校验值。具体组织方式见图2所示。

数据包接收采用两级环形缓冲，一级缓冲大小设置为4096Byte，每包数据长度不大于256字节，所以设置二级缓冲大小为512Byte。串口每次中断接收一个字节数据，便将数据写入一级缓冲中保存。设置接收数据解析任务周期为100ms，每周期解析任务执行时，二级缓冲便将数据从一级缓冲中读出暂存并进行解析。数据传输控制示意图如图2所示。

3)、应用层：周期任务调度通过辅助时钟完成，辅助时钟设置周期为10ms，为保证周期任务按时运行，要保证辅助时钟周期准确无误，所以在周期控制中，设置辅助时钟中断优先级高于串口中断，保证周期任务控制准确。同时周期任务记录每个周期接收到的传输数据作为历史数据，若某个周期数据丢失或错误，则采用历史数据参与控制计算，若连续3周期数据传输错误，则记录永久故障信息。

3、差错控制

差错控制分为以下几种情况：

1)、传输通道备份：采用两路串口传输，同发同收，互为备份。

2)、数据检测：解析时，首先检测包头数据是否正确，若包头错误，则数据丢弃，若包头正确，再根据数据长度计算整包数据校验值，分别进行数据加和校验和异或值校验，对比发送端计算的校验和值和异或校验值，若均正确，则获取数据内容并转存在应用层缓冲中，否则数据包丢弃。

3)、非完整包检测：若数据包包头正确，但缓冲区中的数据长度小于数据包中记录的长度，则认为此包还未完成传输，保留已解析的部分包内容，待下一解析周期数据包完整后再继续接收。

4)、数据包有效性检测：应用层任务在使用传输数据时，首先根据应用层缓冲中记录长度判断数据内容是否有效，若有效，采用当前传输值进行控制计算，否则说明数据错误，记录错误，采用历史数据进行控制计算，若连续3次数据传输错误，则记录传输故障。

以某机载计算机系统中双通道传输的工作状态消息为例，说明其传输过程如图4所示。数据由1通道应用层发出，经过数据传输层组包，再经过硬件传输层发送，在硬件传输层会加上停止位、数据位，奇偶校验等信息。2通道进行数据接收，在一级缓冲中接收完整数据包，在二级缓冲中解析时逐步除去包头和校验值信息，将解析的数据内容发给应用层，至此，数据传输过程完成。

上述数据传输过程在每一层都有良好的数据传输控制和数据检测机制，保证了数据传输的可靠性，正确性以及实时性，在机载计算机系统中全状态工况下运行拷机数小时，双通道交换的所有数据传输无错误。

上述本发明实施例提供的数据传输方法，即高速交叉链路数据传输方法采用三层数据传输控制和差错检查，设计了严格的数据传输检测过程，使得双通道数据传输在每一层数据可控可检测，针对在双通道数据传输过程总容易出现的丢数据，错数据等情况进行了硬件备份以及软件缓冲空间、速度等方面的不平衡的控制方法以及完备的错误检测，保证数据正确传输。本发明设计的高速交叉通道链路数据传输方法三层控制结构清晰，软件实现简单，可扩展性好，能够有效解决数据传输中的数据错误问题，保证数据的可靠性，正确性和实时性。

此外，本发明实施例还提供了一种数据传输系统，所述数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道；

两路硬件传输通道用于同时传输数据，通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；

传输控制层用于将可使用的目标数据存放到缓冲通道，将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。

可选的，所述数据传输系统设置有一级缓冲通道和二级缓冲通道，其中，所述一级缓冲通道的容量大于所述二级缓冲通道；

所述传输控制层用于将所述硬件传输层传输的可使用的数据存放到所述一级缓冲通道，依次从所述一级缓冲通道中拿取数据包到所述二级缓冲通道中进行解析，将解析后的数据传输到所述应用层。

可选的，所述一级缓冲通道和所述二级缓冲通道均为环形缓冲通道。

可选的，所述数据传输系统为交叉通道链路传输系统，所述交叉通道链路传输系统包括第一产品模块和第二产品模块；

所述第一产品模块和所述第二产品模块均包括应用层、传输控制层和硬件传输层；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层均设置有两路硬件传输通道；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层之间同时进行各自产品模块数据的收发。

数据传输系统的具体实施过程参见上述数据传输方法的具体实施过程，在此不再一一赘述。

Claims (10)

1.一种数据传输方法，其特征在于，应用于数据传输系统，所述数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道；

所述方法包括：

两路硬件传输通道同时传输数据；

通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；

传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道；

将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据传输系统设置有一级缓冲通道和二级缓冲通道，其中，所述一级缓冲通道的容量大于所述二级缓冲通道；

所述传输控制层将可使用的目标数据存放到缓冲通道，将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层的步骤，包括：

将所述硬件传输层传输的可使用的数据存放到所述一级缓冲通道；

依次从所述一级缓冲通道中拿取数据包到所述二级缓冲通道中进行解析，将解析后的数据传输到所述应用层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一级缓冲通道和所述二级缓冲通道均为环形缓冲通道。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硬件传输层的两路硬件传输通道的串口传输波特率为921600bps。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬件传输通道的发送接收中断为1字节。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述数据传输系统为交叉通道链路传输系统，所述交叉通道链路传输系统包括第一产品模块和第二产品模块；

所述第一产品模块和所述第二产品模块均包括应用层、传输控制层和硬件传输层；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层均设置有两路硬件传输通道；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层之间同时进行各自产品模块数据的收发。

7.一种数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统包括硬件传输层、传输控制层和应用层，所述硬件传输层设置两路硬件传输通道；

两路硬件传输通道用于同时传输数据，通过奇偶校验，确定两路传输通道传输数据的正确性，并依据所述两路传输通道传输数据的正确性确定可使用的目标数据；

传输控制层用于将可使用的目标数据存放到缓冲通道，将所述缓冲通道内的数据解析后传输到应用层。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述数据传输系统设置有一级缓冲通道和二级缓冲通道，其中，所述一级缓冲通道的容量大于所述二级缓冲通道；

所述传输控制层用于将所述硬件传输层传输的可使用的数据存放到所述一级缓冲通道，依次从所述一级缓冲通道中拿取数据包到所述二级缓冲通道中进行解析，将解析后的数据传输到所述应用层。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述一级缓冲通道和所述二级缓冲通道均为环形缓冲通道。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据传输系统为交叉通道链路传输系统，所述交叉通道链路传输系统包括第一产品模块和第二产品模块；

所述第一产品模块和所述第二产品模块均包括应用层、传输控制层和硬件传输层；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层均设置有两路硬件传输通道；

所述第一产品模块的硬件传输层与所述第二硬件模块的硬件传输层之间同时进行各自产品模块数据的收发。

Images