CN112187754B - 基于Powerlink的数据包封装、解析方法及数据包结构 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了基于Powerlink的数据包封装、解析方法及数据包结构，所述数据包封装方法包括：获取待发送给至少一个目的节点的至少一个数据帧；确定至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址；基于所有数据帧的目的地址，建立目的地址列表；基于所有数据帧的目的地址，建立目的地址列表。采用本申请中的方案，由于不再进行内存分离，而是将至少一个数据帧垂直堆叠，能够保证每个目的节点的可传输数据量充足。同时，通过向数据包中添加目的地址列表，能够使目的节点根据目的地址列表确定是否需要对数据包进一步解析，提高了处理效率。

Description

基于Powerlink的数据包封装、解析方法及数据包结构

技术领域

本申请涉及通信技术，具体地，涉及基于Powerlink的数据包封装、解析方法及数据包结构。

背景技术

在现有的Powerlink通信结构中，将通控板作为主节点，各个执行板作为备节点。备节点在每个通信周期中，只有在接收到主节点发送的Preq数据帧后才会回复Pres数据帧。Pres数据帧广播在总线中，主节点和备节点通过配置可以接收到指定备节点的Pres数据帧。

在上述方案中，当备节点需要在一个通信周期内向多个目的节点发送数据时，会将数据区按节点个数进行内存分离，形成多个内存时间片。当目的节点数量较多时，每个节点被分配的内存时间片将会很少，导致可传输数据量不足。并且，由于发送给目的节点的数据位于不同的内存时间片中，目的节点如果想找到发送给自己的数据，需要将所有内存时间片中的数据均解析，存在处理效率低的问题。

发明内容

本申请实施例中提供了一种基于Powerlink的数据包封装、解析方法及数据包结构，用于解决现有技术中利用内存分离的方式向多个目的节点发送数据导致可传输数据量不足且处理效率低的问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种基于Powerlink的数据包封装方法，应用于备节点，所述备节点用于与目的节点交互，所述方法包括：

获取待发送给至少一个所述目的节点的至少一个数据帧；

确定所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址；

基于所有数据帧的目的地址，建立目的地址列表；

将所述目的地址列表与垂直堆叠的所述至少一个数据帧封装，获得数据包。

可选的，所述确定所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址，包括：

基于所述数据帧中的目的身份标识，确定每个所述数据帧对应的目的地址。

可选的，在所述确定所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址之后，且在所述建立目的地址列表之前，所述方法还包括：

对确定出的所有目的地址进行去重处理。

可选的，在所述获得数据包之后，所述方法还包括：

将所述数据包通过总线发送给至少一个所述目的节点。

可选的，所述将所述目的地址列表与垂直堆叠的所述至少一个数据帧封装，获得数据包，包括：

将所述目的地址列表设置于所述数据包的包头位置，以及将所述垂直堆叠的所述至少一个数据帧设置于所述数据包的包尾位置。

可选的，所述数据帧的结构顺次包括帧头、帧长度、源身份标识、目的身份标识、数据内容和校验序列。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种基于Powerlink的数据包解析方法，应用于目的节点，所述目的节点用于与备节点交互，所述方法包括：

接收所述备节点发送的数据包，所述数据包中包含目的地址列表与垂直堆叠的至少一个数据帧；

从所述数据包中解析出所述目的地址列表；

判断所述目的地址列表中是否存在与所述目的节点对应的目的地址；

若所述目的地址列表中存在与所述目的节点对应的目的地址，则从所述数据包中解析出与所述目的节点对应的数据帧；若所述目的地址列表中不存在与所述目的节点对应的目的地址，则丢弃所述数据包。

可选的，所述从所述数据包中解析出与所述目的节点对应的数据帧，包括：

基于所述数据帧中的目的身份标识，从所述数据包中解析出与所述目的节点对应的数据帧。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种基于Powerlink的数据包结构，包括目的地址列表和垂直堆叠的至少一个数据帧；

所述目的地址列表包含所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址。

可选的，所述目的地址列表设置于包头位置，所述垂直堆叠的所述至少一个数据帧设置于包尾位置。

本申请实施例提供的技术方案，首先获取待发送给至少一个所述目的节点的至少一个数据帧。接着确定所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址。然后基于所有所述数据帧的目的地址，建立目的地址列表。最后将所述目的地址列表与垂直堆叠的所述至少一个数据帧封装，获得数据包。由于不再进行内存分离，而是将至少一个数据帧垂直堆叠，能够保证每个目的节点的可传输数据量充足。同时，通过向数据包中添加目的地址列表，能够使目的节点根据目的地址列表确定是否需要对数据包进一步解析，提高了处理效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中基于Powerlink的数据包封装方法的流程图；

图2为本申请实施例中目的地址列表的示意图；

图3为本申请实施例中截面数据区的示意图；

图4为本申请实施例中基于Powerlink的数据包结构的示意图；

图5为本申请实施例中数据帧的结构示意图；

图6为本申请实施例中基于Powerlink的数据包解析方法的流程图。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现，现有技术中利用内存分离的方式向多个目的节点发送数据存在可传输数据量不足且处理效率低的问题。

针对上述问题，本申请实施例中提供了基于Powerlink的数据包封装、解析方法及数据包结构。在本申请中，首先获取待发送给至少一个所述目的节点的至少一个数据帧。接着确定所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址。然后基于所有所述数据帧的目的地址，建立目的地址列表。最后将所述目的地址列表与垂直堆叠的所述至少一个数据帧封装，获得数据包。由于不再进行内存分离，而是将至少一个数据帧垂直堆叠，能够保证每个目的节点的可传输数据量充足。同时，通过向数据包中添加目的地址列表，能够使目的节点根据目的地址列表确定是否需要对数据包进一步解析，提高了处理效率。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请第一实施例提供一种基于Powerlink的数据包封装方法，应用于Powerlink协议下的备节点中。备节点用于与目的节点交互，其中，备节点可以向一个或多个目的节点发送数据。

如图1所示，本申请的基于Powerlink的数据包封装方法包括：

步骤101：获取待发送给至少一个目的节点的至少一个数据帧。

步骤102：确定至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址。

步骤103：基于所有数据帧的目的地址，建立目的地址列表。

步骤104：将目的地址列表与垂直堆叠的至少一个数据帧封装，获得数据包。

对于步骤101而言，首先获取至少一个数据帧。至少一个数据帧可以针对同一目的节点，即至少一个数据帧均是发送给同一目的节点的，如备用节点将第一数据帧和第二数据帧发送给目的节点A。另外，当存在多个数据帧时，多个数据帧也可以针对多个目的节点，即多个数据帧是分别发送给不同目的节点的，如备用节点将第一数据帧发送给目的节点A、将第二数据帧发送给目的节点B。

进一步，在获取到至少一个数据帧后，执行步骤102。步骤102具体为：基于数据帧中的目的身份标识，确定每个数据帧对应的目的地址。

具体来讲，对于一个数据帧而言，其通常包含目的身份标识，即目的ID。在本申请中，目的ID也即目的节点的ID，其用于表征该数据帧的数据流向。根据数据帧中的目的ID可以确定该数据帧对应的目的地址，目的地址即目的节点的地址。其中，目的地址的一种具体的表现形式可以为目的ID。本申请在获取数据帧后分别确定出每个数据帧对应的目的地址。

进一步，在确定出各个数据帧对应的目的地址后，执行步骤103。在步骤103中，建立包含所有数据帧的目的地址的目的地址列表。

作为一种优选的实施方案，在确定至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址之后，且在建立目的地址列表之前，对确定出的所有目的地址进行去重处理，以释放重复的目的地址对系统资源的占用。

例如，存在四个数据帧，第一数据帧对应目的地址A1，第二数据帧对应目的地址A2，第三数据帧对应目的地址A2，第四数据帧对应目的地址A3。由于第二数据帧和第三数据帧的目的地址均为A2，因此，在去重处理后，建立出的目的地址列表中包括目的地址A1、A2和A3，如图2所示。

需要说明的是，本申请中的去重处理仅针对目的地址，而不会对数据帧进行去重。即，在上述举例中，虽然第二数据帧和第三数据帧的目的地址均为A2，但是第二数据帧和第三数据帧均会保留，并不会去除任一数据帧，本申请只是将重复的目的地址去重，在目的地址列表中包含一个目的地址，使目的地址列表中不会出现重复的目的地址。

进一步，在建立出目的地址列表后，执行步骤104。在步骤104中，对于数据帧而言，将所有数据帧垂直叠放，以保证单一数据帧能够独占截面数据区，解决了内存分离方式使数据区分离导致每个目的节点可传输数据量不足的问题。垂直堆叠后形成的截面数据区如图3所示。

作为一种优选的实施方案，在封装数据包时，将目的地址列表设置于数据包的包头位置，以及将垂直堆叠的至少一个数据帧设置于数据包的包尾位置。即，将目的地址列表设置于垂直堆叠的至少一个数据帧的前面。从而数据包的PWL_MAX_LEN数据区如图4所示。通过上述方案，目的地址列表可以先于数据帧传输到目的节点中，目的节点根据目的地址列表能够确定是否需要接收后续传输的数据帧。如果目的地址列表中不包含该目的节点的地址，表明该数据包中不包含该目的节点所需数据，则该目的节点可以选择不接收后续传输的数据帧，对数据包进行丢弃。如果目的地址列表中包含该目的节点的地址，表明该数据包中包含该目的节点所需数据，则该目的节点接收后续传输的数据帧。从而，通过上述方案能够提高数据传输和处理的效率。

进一步，在获得数据包之后，将数据包通过总线发送给至少一个目的节点，连接至总线的目的节点均可以接收到该数据包。

另外，在本申请中，如图5所示，数据帧的结构顺次包括帧头、帧长度、源身份标识、目的身份标识、数据内容和校验序列。其中，源身份标识即源ID，也即备节点的ID。目的身份标识即目的ID，也即目的节点的ID。数据内容为备节点需要发给目的节点的实际内容。校验序列为CRC校验序列。帧头、帧长度和校验序列用于确定数据内容的完整性，即便分段多次发送，仍然可以保证目的节点接收到完整的数据，避免数据传输过程中发生丢包的情况。

基于同一发明构思，本申请第二实施例提供一种基于Powerlink的数据包结构，如图4所示，包括目的地址列表和垂直堆叠的至少一个数据帧。

对于目的地址列表而言，目的地址列表包含至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址。对于一个数据帧而言，其通常包含目的身份标识，即目的ID。在本申请中，目的ID也即目的节点的ID，其用于表征该数据帧的数据流向。根据数据帧中的目的ID可以确定该数据帧对应的目的地址，目的地址即目的节点的地址。其中，目的地址的一种具体的表现形式可以为目的ID。

对于数据帧而言，该数据帧可以为备节点向目的节点发送的回复帧，即Pres帧。数据帧的结构顺次包括帧头、帧长度、源身份标识、目的身份标识、数据内容和校验序列。其中，源身份标识即源ID，也即备节点的ID。目的身份标识即目的ID，也即目的节点的ID。数据内容为备节点需要发给目的节点的实际数据内容。帧头、帧长度和校验序列用于确定数据内容的完整性，即便分段多次发送，仍然可以保证目的节点接收到完整的数据，避免数据传输过程中发生丢包的情况。

作为一种优选的实施方案，目的地址列表设置于包头位置，垂直堆叠的至少一个数据帧设置于包尾位置。通过上述方案，目的地址列表可以先于数据帧传输到目的节点中，目的节点根据目的地址列表能够确定是否需要接收后续传输的数据帧。如果目的地址列表中不包含该目的节点的地址，表明该数据包中不包含该目的节点所需数据，则该目的节点可以选择不接收后续传输的数据帧。如果目的地址列表中包含该目的节点的地址，表明该数据包中包含该目的节点所需数据，则该目的节点接收后续传输的数据帧。从而，通过上述方案能够提高数据传输和处理的效率。

基于同一发明构思，本申请第三实施例还提供一种基于Powerlink的数据包解析方法，对应于第一实施例中的数据包封装方法。本实施例的数据包解析方法应用于Powerlink协议下的目的节点中，目的节点用于与备节点交互。

如图6所示，本申请的基于Powerlink的数据包解析方法包括：

步骤601：接收备节点发送的数据包，数据包中包含目的地址列表与垂直堆叠的至少一个数据帧。

步骤602：从数据包中解析出目的地址列表。

步骤603：判断目的地址列表中是否存在与目的节点对应的目的地址。

步骤604：若目的地址列表中存在与目的节点对应的目的地址，则从数据包中解析出与目的节点对应的数据帧；若目的地址列表中不存在与目的节点对应的目的地址，则丢弃数据包。

具体来讲，目的节点在接收到备节点发送的数据包后，首先从数据包中解析出目的地址列表。利用目的地址列表可以判断该数据包中是否存在目的节点所需的数据，具体的，判断目的地址列表中是否存在与目的节点对应的目的地址。若存在，则表明该数据包中存在目的节点所需的数据，进而目的节点对数据包进一步解析，从中解析出与目的节点对应的数据帧。若不存在，则表明该数据包中不存在目的节点所需的数据，进而目的节点可以丢弃该数据包。

对于如何从数据包中解析出与目的节点对应的数据帧，本申请提供以下方法：基于数据帧中的目的身份标识，从数据包中解析出与目的节点对应的数据帧。

下面对备节点和目的节点的整体交互流程进行说明：

系统上电后，首先进行节点初始化并分配好相应的内存用于存放数据。接着，在数据输入阶段备节点通过总线获取待发送的数据帧。然后，在数据发送阶段备节点通过上述第一实施例所述的数据包封装方法封装数据包，并将封装后的数据包通过总线进行发送，等待连接至总线的目的节点接收。目的节点接收到数据包后，通过上述第三实施例所述的数据包解析方法对数据包进行解析获取所需数据。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于Powerlink的数据包封装方法，其特征在于，应用于备节点，所述备节点用于与目的节点交互，所述方法包括：

获取待发送给至少一个所述目的节点的至少一个数据帧；

确定所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址；

对确定出的所有目的地址进行去重处理；

基于去重处理后的所述目的地址，建立目的地址列表；

将所述目的地址列表与垂直堆叠的所述至少一个数据帧封装，获得数据包。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述至少一个数据帧中每个数据帧对应的目的地址，包括：

基于所述数据帧中的目的身份标识，确定每个所述数据帧对应的目的地址。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获得数据包之后，所述方法还包括：

将所述数据包通过总线发送给至少一个所述目的节点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述目的地址列表与垂直堆叠的所述至少一个数据帧封装，获得数据包，包括：

将所述目的地址列表设置于所述数据包的包头位置，以及将所述垂直堆叠的所述至少一个数据帧设置于所述数据包的包尾位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据帧的结构顺次包括帧头、帧长度、源身份标识、目的身份标识、数据内容和校验序列。

6.一种基于Powerlink的数据包解析方法，其特征在于，应用于目的节点，所述目的节点用于与备节点交互，所述方法包括：

接收所述备节点发送的数据包，所述数据包中包含目的地址列表与垂直堆叠的至少一个数据帧，所述目的地址列表包含经去重处理的所述至少一个数据帧对应的所有目的地址；

从所述数据包中解析出所述目的地址列表；

判断所述目的地址列表中是否存在与所述目的节点对应的目的地址；

若所述目的地址列表中存在与所述目的节点对应的目的地址，则从所述数据包中解析出与所述目的节点对应的数据帧；若所述目的地址列表中不存在与所述目的节点对应的目的地址，则丢弃所述数据包。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从所述数据包中解析出与所述目的节点对应的数据帧，包括：

基于所述数据帧中的目的身份标识，从所述数据包中解析出与所述目的节点对应的数据帧。

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