CN112433707B - 一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,为构建出的统一传输框架,该统一传输框架包括:传输模块、统一传输接口、配置数据和包格式;该统一传输框架支持、且可配置异构总线,具体支持基于应用软件的编程接口注册总线以及支持统一传输接口;具有高安全及其可配置的能力,具体支持不同机电应用模式下数据包的配置和过滤,以及支持基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验;并且具有多总线数据实时接收及其可配置的功能。本发明实施例解决了总线类型多、接口不统一问题,解决了电磁环境负载数据传输容易错误和数据连续到达无法区分消息问题,以及解决了传输实时性问题。
Description
技术领域
本发明涉及但不限于机载机电系统应用软件技术领域,提供一种支持异构总线的高安全可配置的数据传输框架。
背景技术
机电系统存在总线类型较多、接口不统一、电磁环境干扰等特征,从而导致数据传输容易错误、不同应用阶段消息类型无法管控、数据连续到达时无法区分消息,以及传输的实时性差等问题。因此,目前亟需提出一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架的实现方法,以解决上述机电系统中数据传输存在的各种问题。
发明内容
本发明的目的是:本发明实施例提供一种支持异构总线的高安全可配置的数据传输框架,以解决现有机电系统中数据传输容易错误、不同应用阶段消息类型无法管控、数据连续到达时无法区分消息,以及传输的实时性差等问题。
本发明的技术方案是:
本发明实施例提供一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,所述实时数据传输框架为构建的统一传输框架,所述统一传输框架包括:传输模块、统一传输接口、配置数据和包格式,传输模块包括发送端和接收端,每个发送端和接收端分别与其对应的应用软件通过统一传输接口进行数据传输,且每个发送端和接收端中配置有相应的配置数据;
其中,所述统一传输接口,用于提供面向应用软件的应用模式设置接口、数据接收接口和数据发送接口;
所述配置数据设置为配置文件形式,包含发送端配置数据和传输端配置数据;发送端配置数据包括:应用模式配置、应用模式合法消息配置、总线类型配置,接收端配置数据包括:应用模式配置、应用模式合法消息配置、总线类型配置,多总线消息实时接收策略、每个总线查询周期、字节环形缓冲区长度;
所述传输模块中,发送端,用于接收应用软件数据,根据当前应用模式,对接收的应用软件数据进行过滤,并对过滤得到的合法的数据增加包头和包尾形成以包格式打包的数据,并调用底层驱动接口将打包的数据发送给接收端;
接收端,用于依据预先配置的总线优先级,依次从各总线接收数据,并放入各总线独立的字节环形缓冲队列。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述包格式包括:包头、有效数据载荷和包尾,包头包括:命令号、有效载荷长度;包尾包括检验码。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述统一传输框架支持异构总线,且异构总线可配置,包括:统一传输框架支持基于应用软件的编程接口注册总线以及支持统一传输接口。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述统一传输框架基于应用软件的编程接口注册总线的实现方式,包括:
在应用软件内部建立总线设备表中用于管理注册的总线类型,每个表项包括:注册总线类型、总线驱动发送接口、总线驱动接收接口;并且,在初始化阶段,应用软件在总线设备表中注册所使用的总线类型。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述统一传输框架支持统一传输接口的实现方式,包括:
提供统一传输接口;在应用软件运行时,应用软件调用所述统一传输接口,查询总线设备表,找出总线驱动接口,收发数据。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述统一传输框架支持不同机电应用模式下数据包的配置和过滤以及支持基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述统一传输框架支持不同机电应用模式下数据包的配置和过滤的实现方式,包括:
配置数据允许配置多种应用模式,以及每种应用模式下支持的命令集合;
统一传输接口向应用软件提供应用模式设置接口,使得应用软件通过应用模式设置接口设置当前应用模式;
在发送端,在应用软件调用接发送口时候,根据当前应用模式判断,如果发送的数据类型满足当前应用模式,则返回成功,否则,返回数据应用模式错误;
在接收端,在应用软件调用接收接口时候,从字节环形缓冲队列中取出数据,解析出数据后,根据当前应用模式判断,如果解析的数据类型满足当前应用模式,则返回成功,否则,返回数据应用模式错误。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述统一传输框架支持基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验的实现方式,包括:
发送端,具体用于在发送数据时,增加包头包尾,立即发送;
接收端,具体用于从字节环形缓冲队列依次取出字节,并基于状态机判断报文开始、结束、检查完整性,并且过滤无效消息。
可选地,如上所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架中,所述统一传输框架具有多总线实时统一调度接收及其可配置的功能,实现方式包括:
在接收端,用于通过应用软件配置多总线实时接收策略;
接收端,还用于依据配置的多总线实时接收策略和每个总线查询周期,统一调度查询各个总线,并将接收的数据放入字节环形缓冲队列
本发明具有的优点:
本发明实施例提的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,具体为统一传输框架,该统一传输框架包括:传输模块、统一传输接口、配置数据和包格式;发明实施例的技术方案中,通过提供统一传输框架解决了总线类型多、接口不统一问题,通过不同应用模式包类型的配置和过滤实现了不同应用阶段消息类型的管控问题,通过基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验解决了电磁环境负载数据传输容易错误和数据连续到达无法区分消息问题,通过多总线实时统一调度接收及其可配置解决了传输实时性问题。本发明实施例提供的统一传输框架具有以下优点:
1、该统一传输框架支持各种总线类型,通用性强。
2、在总线字节流的基础上,通过增加包头包尾,实现了数据包的同步和检验,提高了数据传输的安全性。
3、根据应用场景,在发送和接收时对数据进行了过滤,提高了数据传输的安全性。
4、通过接收端多总线实时接收策略,保证了消息接收的统一调度和实时性。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架的结构示意图;
图2为本发明实施例中一种包格式的示意图;
图3为本发明实施例所示意出的一种总线设备表的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。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任意组合。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架的结构示意图。以下从框架组成、支持的总线类型,以及性能和实现功能等几方面对本发明实施例提供的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架的具体实施方式进行详细说明。
(1)统一传输框架组成
本发明实施例提供的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架为构建出的统一传输框架,该统一传输框架可以包括:传输模块、统一传输接口、配置数据和包格式,如图1所示。本发明实施例中的传输模块包括发送端和接收端,每个发送端和接收端分别与其对应的应用软件通过统一传输接口进行数据传输,且每个发送端和接收端中配置有相应的配置数据。
本发明实施例中的统一传输接口,用于提供面向应用软件的应用模式设置接口、数据接收接口和数据发送接口。
本发明实施例中的配置数据以配置文件形式提供,包含发送端配置数据和接收端配置数据,发送端配置数据包括:应用模式配置、应用模式合法消息配置、总线类型配置,接收端配置数据包括:应用模式配置、应用模式合法消息配置、总线类型配置,多总线消息实时接收策略、每个总线查询周期、字节环形缓冲区长度。
本发明实施例中的传输模块包括发送端和接收端。其中,发送端负责接收应用软件数据,根据当前应用模式,对接收的应用软件数据进行过滤,然后,对过滤得到的合法的数据增加包头和包尾,从而形成以包格式打包的数据,并调用底层驱动接口将打包的数据发送给接收端。接收端负责依据预先配置的总线优先级,依次从各总线接收数据,并放入各总线独立的字节环形缓冲队列。
本发明实施例在实际应用中,应用软件在接收数据时,通过调用接收端的统一传输接口,触发接收端从字节环形缓冲队列中取出数据,进行校验,并向应用软件返回结果。
如图2所示,为本发明实施例中一种包格式的示意图。本发明实施例中的包格式,可以包括:包头、有效数据载荷和包尾,其中,包头可以包括:命令号、有效载荷长度;包尾可以包括检验码。
(2)统一传输框架支持异构总线,且异构总线可配置
a.统一传输框架支持基于应用软件的编程接口注册总线
支持基于应用软件的编程接口注册总线的实现方式,包括:在应用软件内部建立总线设备表中用于管理注册的总线类型,每个表项包括:注册总线类型、总线驱动发送接口、总线驱动接收接口,如图3所示,为本发明实施例所示意出的一种总线设备表的示意图。
另外,在初始化阶段,应用软件在总线设备表中注册所使用的总线类型。
由于建立了总线设备表中用于管理注册的总线类型,且在初始化阶段,应用软件注册了所使用的总线类型;因此,使得统一传输框架支持异构总线,且异构总线可配置。
b.统一传输框架支持统一传输接口
支持统一传输接口的实现方式包括:提供统一的传输接口,在应用软件运行时后,应用软件调用统一传输接口,查询总线设备表,找出总线驱动接口,收发数据。
(3)统一传输框架具有高安全及其可配置,具体体现在以下几个方面:
a.统一传输框架支持不同机电应用模式下数据包的配置和过滤,其实现方式具体包括:
配置数据允许配置多种应用模式,以及每种应用模式下支持的命令集合。
统一传输接口向应用软件提供应用模式设置接口,使得应用软件通过应用模式设置接口设置当前应用模式。
需要说明的时,由于上述配置数据允许配置多种应用模式,且提供应用模式设置接口,使得统一传输框架具有可配置的特性。
在发送端,在应用软件调用接发送口时候,根据当前应用模式判断,如果发送的数据类型满足当前应用模式,则返回成功,否则,返回数据应用模式错误。
在接收端,在应用软件调用接收接口时候,从字节环形缓冲队列中取出数据,解析出数据后,根据当前应用模式判断,如果解析的数据类型满足当前应用模式,则返回成功,否则,返回数据应用模式错误。
b.统一传输框架支持基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验,其实现方式具体包括:
发送端在发送数据时,增加包头包尾,立即发送。
接收端从字节环形缓冲队列依次取出字节,并基于状态机判断报文开始、结束、检查完整性,并且过滤无效消息。
上述数据发送和接收方式,使得统一传输框架具有高安全。
(4)统一传输框架具有多总线实时统一调度接收及其可配置的功能,该功能的具体实现方式包括:
在接收端,用于通过应用软件配置多总线实时接收策略。
接收端,用于依据配置的多总线实时接收策略和每个总线查询周期,统一调度查询各个总线,并将接收的数据放入字节环形缓冲队列。
本发明实施例提的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,为构建出的统一传输框架,该统一传输框架包括:传输模块、统一传输接口、配置数据和包格式;该统一传输框架支持、且可配置异构总线,具体支持基于应用软件的编程接口注册总线以及支持统一传输接口;具有高安全及其可配置的能力,具体支持不同机电应用模式下数据包的配置和过滤,以及支持基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验;并且具有多总线数据实时接收及其可配置的功能。
本发明实施例针对机电系统存在总线类型较多、接口不统一、电磁环境干扰等数据传输错误、不同应用阶段消息类型无法管控、数据连续到达无法区分消息、传输实时性等问题,提出一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架实现方式,即提供了支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架。本发明实施例的技术方案中,通过提供统一传输框架解决了总线类型多、接口不统一问题,通过不同应用模式包类型的配置和过滤实现了不同应用阶段消息类型的管控问题,通过基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验解决了电磁环境负载数据传输容易错误和数据连续到达无法区分消息问题,通过多总线实时统一调度接收及其可配置解决了传输实时性问题。具体地,本发明实施例提供的统一传输框架具有以下优点:
1、该统一传输框架支持各种总线类型,通用性强。
2、在总线字节流的基础上,通过增加包头包尾,实现了数据包的同步和检验,提高了数据传输的安全性。
3、根据应用场景,在发送和接收时对数据进行了过滤,提高了数据传输的安全性。
4、通过接收端多总线实时接收策略,保证了消息接收的统一调度和实时性。
以下通过具体实施例,对本发明实施例提供的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架的实施方式进行详细说明。
1、平台配置
硬件配置:机电核心处理机,包括3个CPU节点,提供调试串口。
异构总线支持及其可配置,总线配置:包括4类9条总线,具体为:2路HB6096总线、2路RS422总线、3路GJB289A总线,以及2路RS232总线。
操作系统:嵌入式实时操作系统。
2.统一传输框架的软件配置、生成和部署。
(1)统一传输框架的配置内容
应用软件配置表:包括1个发送数据应用(AS1)和2个接收数据应用(AR2、AR3)3个应用,为应用软件标识分别为1到3。对每个应用软件,支持应用模式标识中第1项为上电默认模式。
应用软件标识 | 应用软件名称 | 通信角色 |
1 | AS1 | 发送 |
2 | AS2 | 接收 |
3 | AS3 | 接收 |
CPU配置表:
总线配置表:
总线标识 | 总线名称 | 总线类型 |
1 | HB6096_1 | HB6096 |
2 | HB6096_2 | HB6096 |
3 | RS422_1 | RS422 |
4 | RS422_2 | RS422 |
5 | GJB289A_1 | GJB289A |
6 | GJB289A_2 | GJB289A |
7 | GJB289A_3 | GJB289A |
8 | RS232_1 | RS232 |
9 | RS232_2 | RS232 |
应用软件-CPU-总线映射表配置表
应用模式配置表:
基于上述涉及,为每个应用软件生成配置文件AS.dat。
应用软件开发:应用软件开发人员在开发应用软件时,调用传输服务初始化接口,填入当前应用标识,并向传输框架注册当前应用涉及各个总线的发送和接收接口,之后利用总线名称,打开总线,返回描述符,并用描述符调用统一接口,收发数据。
应用及配置数据的部署:将3个应用及其配置文件AS.dat分别部署到3个CPU节点上。
3、实施效果
(1)统一传输框架的实施效果
机电系统上电后,各CPU节点根据自身应用标识,分别读取配置数据文件AS.dat,
统一传输框架完成初始化。
各应用软件完成总线的注册和初始化,开始正常的数据发送和接收数据,表明统一框架功能正常,并且支持异构总线和可配置。
(2)安全性实施效果
修改(1)中,AS1配置数据,去掉正常工作模式下0xAA0x55 0x400x1……0x42命令,重复(1)中操作,AS1串口打印RS422发送失败,表明应用模式命令过滤功能正常。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征在于,所述实时数据传输框架为构建的统一传输框架,所述统一传输框架包括:传输模块、统一传输接口、配置数据和包格式,传输模块包括发送端和接收端,每个发送端和接收端分别与其对应的应用软件通过统一传输接口进行数据传输,且每个发送端和接收端中配置有相应的配置数据;
其中,所述统一传输接口,用于提供面向应用软件的应用模式设置接口、数据接收接口和数据发送接口;
所述配置数据设置为配置文件形式,包含发送端配置数据和传输端配置数据;发送端配置数据包括:应用模式配置、应用模式合法消息配置、总线类型配置,接收端配置数据包括:应用模式配置、应用模式合法消息配置、总线类型配置,多总线消息实时接收策略、每个总线查询周期、字节环形缓冲区长度;
所述传输模块中,发送端,用于接收应用软件数据,根据当前应用模式,对接收的应用软件数据进行过滤,并对过滤得到的合法的数据增加包头和包尾形成以包格式打包的数据,并调用底层驱动接口将打包的数据发送给接收端;
接收端,用于依据预先配置的总线优先级,依次从各总线接收数据,并放入各总线独立的字节环形缓冲队列。
2.根据权利要求1所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述包格式包括:包头、有效数据载荷和包尾,包头包括:命令号、有效载荷长度;包尾包括检验码。
3.根据权利要求2所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述统一传输框架支持异构总线,且异构总线可配置,包括:统一传输框架支持基于应用软件的编程接口注册总线以及支持统一传输接口。
4.根据权利要求3所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述统一传输框架基于应用软件的编程接口注册总线的实现方式,包括:
在应用软件内部建立总线设备表中用于管理注册的总线类型,每个表项包括:注册总线类型、总线驱动发送接口、总线驱动接收接口;并且,在初始化阶段,应用软件在总线设备表中注册所使用的总线类型。
5.根据权利要求3所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述统一传输框架支持统一传输接口的实现方式,包括:
提供统一传输接口;在应用软件运行时,应用软件调用所述统一传输接口,查询总线设备表,找出总线驱动接口,收发数据。
6.根据权利要求3所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述统一传输框架支持不同机电应用模式下数据包的配置和过滤以及支持基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验。
7.根据权利要求6所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述统一传输框架支持不同机电应用模式下数据包的配置和过滤的实现方式,包括:
配置数据允许配置多种应用模式,以及每种应用模式下支持的命令集合;
统一传输接口向应用软件提供应用模式设置接口,使得应用软件通过应用模式设置接口设置当前应用模式;
在发送端,在应用软件调用接发送口时候,根据当前应用模式判断,如果发送的数据类型满足当前应用模式,则返回成功,否则,返回数据应用模式错误;
在接收端,在应用软件调用接收接口时候,从字节环形缓冲队列中取出数据,解析出数据后,根据当前应用模式判断,如果解析的数据类型满足当前应用模式,则返回成功,否则,返回数据应用模式错误。
8.根据权利要求6所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述统一传输框架支持基于状态机的传输开始结束定位以及数据的校验的实现方式,包括:
发送端,具体用于在发送数据时,增加包头包尾,立即发送;
接收端,具体用于从字节环形缓冲队列依次取出字节,并基于状态机判断报文开始、结束、检查完整性,并且过滤无效消息。
9.根据权利要求6所述的支持异构总线的高安全可配置的实时数据传输框架,其特征还在于,所述统一传输框架具有多总线实时统一调度接收及其可配置的功能,实现方式包括:
在接收端,用于通过应用软件配置多总线实时接收策略;
接收端,还用于依据配置的多总线实时接收策略和每个总线查询周期,统一调度查询各个总线,并将接收的数据放入字节环形缓冲队列。
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"GPRS监管的多协议异构现场总线控制系统";侯鹏飞等;《山东大学学报(工学版)》;20200228;第50卷(第1期);第49-55页 * |
Éricles Sousa et al.."Runtime Reconfigurable Bus Arbitration for Concurrent Applications on Heterogeneous MPSoC Architectures".《2014 17th Euromicro Conference on Digital System Design》.2014,第74-81页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN112433707A (zh) | 2021-03-02 |
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