CN112600804A - 一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法，包括以下步骤：PCF帧接收模块对已完成时序保持算法的PCF帧进行接收，判断出同步的PCF帧并将同步优先级字段和同步域字段内容传递给新PCF帧的对应字段；成员向量处理模块对所有同步的PCF帧的成员向量字段进行求和处理，并将结果传递给新PCF帧的对应字段；压缩处理模块根据由时序保持算法得到的初始压缩值、给定故障点容错值和同步PCF帧数量值，计算得到压缩修正值；最终通过压缩值计算模块得到最终的压缩值，传递给新PCF帧。本发明能够提高计算效率。

Description

一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法。
背景技术
在时间触发以太网中，由于时钟晶振存在一定的偏差，导致SM节点的发帧时间点和CM节点接收到PCF帧的接收时间点存在一定的偏差。通过使用压缩算法，将CM接收到的所有PCF帧进行集中整合，将接收到的PCF帧整合为一个趋近全局同步时间点的PCF帧，计算得到压缩时间值compression_pit，从而用于时钟值的修正。
另外对成员向量字段进行求和处理，记录所有进行压缩算法的SM节点。最终产生一个新的PCF帧，发送给各个SM/SC节点。
压缩算法中的难点在于，由于开始无法估算会有多少个PCF帧，因而一般需要将所有PCF帧的到达时刻进行存储，这也就导致消耗较多的资源，也会增大计算的时延。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法，能够提高计算效率。
本发明采用的技术方案如下：
一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法，包括以下步骤：
步骤一，PCF帧接收模块对已完成时序保持算法的PCF帧进行接收，判断出同步的PCF帧并将同步优先级字段和同步域字段内容传递给新PCF帧的对应字段；
步骤二，成员向量处理模块对所有同步的PCF帧的成员向量字段进行求和处理，并将结果传递给新PCF帧的对应字段；
步骤三，压缩处理模块根据由时序保持算法得到的初始压缩值、给定故障点容错值和同步PCF帧数量值，计算得到压缩修正值；
步骤四，最终通过压缩值计算模块得到最终的压缩值，传递给新PCF帧。
进一步地，压缩修正值计算方法如下：
首先按顺序记录时序保持算法得到压缩时间值，记为permanence_piti，i为同步的PCF帧的到达顺序；
之后计算固化相对值inputi＝permanence_piti-permanence_pit1；
最后计算压缩修正值compression_correction，计算公式如下：
当m＝1时，compression_correction＝input1；
当m＝2时，compression_correction＝(input1+input2)/2；
当m＝3时，compression_correction＝input2；
当m＝4时，compression_correction＝(input2+input3)/2；
当m＝5时，compression_correction＝(input2+input4)/2；
当m>5时，compression_correction＝(inputmaxf+inputminf)/2；
其中inputmaxf表示第f大的固化相对值，inputminf表示第f小的固化相对值，m为同步PCF帧数量值，f为给定故障点容错值。
进一步地，当f为1或2时，无论m值为何，需要前四个permanence_pit的值；
当f≥3时，在m从1到5变化的过程中，最多需要前四个permanence_pit的值；当f≥3、m≥5时，需要找到第f大和第f小的值，即需要2*f个permanence_pit。
进一步地，首先判断给定的f值，如果f<3，则寄存器长度配置为[4:0]，其中最高位存储PCF帧数量值m，其余位由高到低存储从大到小排序的permanence_pit值；如果f≥3，则配置寄存器的长度为[2*f:0]，最高位存储PCF帧数量值m，第[2*f-1:f]位按由大到小的顺序存储前f个permanence_pit值，第[f-1:0]位按由大到小的顺序存储后f个permanence_pit值。
进一步地，所述压缩值计算方法为：
compression_pit＝max_win+calculation+compression_correction。
其中max_win为最大观察窗口值，calculation为事件计算开销值。
进一步地，所述步骤一通过同步监测模块判断出同步的PCF帧，判断时同步监测模块会产生一个触发信号，当同步监测失败时保持低电平状态；当同步监测成功时，信号置于高电平，进而进行后续操作。
有益效果：
1、本发明的压缩处理模块根据由时序保持算法得到的初始压缩值、给定故障点容错值和同步PCF帧数量值计算压缩修正值，不需要记录所有PCF帧的时序保持值，只需要根据同步PCF帧数量值的数量选择所需的值，避免存储所有PCF帧的到达时刻，提高计算效率。
2、本发明通过增加对故障点容错值f值的判断来进行对寄存器的分配，只需要记录计算会用到的到达时刻点即可，并通过对时刻点进行排序，则可以很方便找到所需的值，能够节约成本和提高效率。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明压缩处理模块流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法，采用PCF帧接收模块、同步监测模块、成员向量处理模块、压缩处理模块、压缩值计算模块。
如图1所示，实现方法过程如下：
步骤一，PCF帧接收模块对已完成时序保持算法的PCF帧进行接收，由于接收到的PCF帧可能来自不同的端系统和不同的时间，通过同步监测模块对这些PCF帧进行同步监测，即判断PCF帧中的同步优先级字段和同步域字段，只有两者均相同的PCF帧判断为同步的PCF帧，即监测成功，同步监测模块判断出同步的PCF帧，并将同步优先级字段和同步域字段内容传递给新PCF帧的对应字段；同步监测模块会产生一个触发信号，当同步监测失败时保持低电平状态；当同步监测时，信号置于高电平，进而进行后续操作。
步骤二，当同步监测成功时，成员向量处理模块对所有同步的PCF帧的成员向量字段进行求和处理，并将结果传递给新PCF帧的对应字段。
PCF帧中成员向量字段长度为32比特，每一个比特代表一个端系统，成员向量处理模块通过对该字段进行求和，得到一个新的成员向量字段，该字段包含了所有进行压缩处理的端系统，并将求和后的成员向量字段传递给新的PCF帧，用于交换机的发送。
步骤三，压缩处理模块根据由时序保持算法得到的初始压缩值、给定故障点容错值和同步PCF帧数量值，计算得到压缩修正值。
如图2所示，压缩处理模块具体处理过程如下：
首先按顺序记录时序保持算法得到压缩时间值，记为permanence_piti，i为同步的PCF帧的到达顺序即第几个到达；
之后计算固化相对值inputi＝permanence_piti-permanence_pit1；
最后计算压缩修正值compression_correction，计算公式如下：
当m＝1时，compression_correction＝input1；
当m＝2时，compression_correction＝(input1+input2)/2；
当m＝3时，compression_correction＝input2；
当m＝4时，compression_correction＝(input2+input3)/2；
当m＝5时，compression_correction＝(input2+input4)/2；
当m>5时，compression_correction＝(inputmaxf+inputminf)/2；
其中inputmaxf表示第f大的固化相对值，inputminf表示第f小的固化相对值，m为同步PCF帧数量值，f为给定故障点容错值。
压缩修正值的计算并不需要记录所有PCF帧的时序保持值，只需要根据m的数量选择所需的值。
当f为1或2时，无论m值为何，需要前四个permanence_pit的值；
当f≥3时，在m从1到5变化的过程中，最多需要前四个permanence_pit的值；当f≥3、m≥5时，需要找到第f大和第f小的值，即需要2*f个permanence_pit。
首先判断给定的f值，如果f<3，则寄存器长度配置为[4:0]，其中最高位存储PCF帧数量值m，其余位由高到低存储从大到小排序的permanence_pit值；如果f≥3，则配置寄存器的长度为[2*f:0]，最高位存储PCF帧数量值m，第[2*f-1:f]位按由大到小的顺序存储前f个permanence_pit值，第[f-1:0]位按由大到小的顺序存储后f个permanence_pit值。
步骤四，最终通过压缩值计算模块得到最终的压缩值，传递给新PCF帧。压缩值计算方法为：
compression_pit＝max_win+calculation+compression_correction。
其中max_win为最大观察窗口值，calculation为事件计算开销值。
本实施例中，全部的流程都可以通过在FPGA中使用verilog语言编程实现，并不需要其他的电路连接。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种时间触发以太网中压缩算法的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，PCF帧接收模块对已完成时序保持算法的PCF帧进行接收，判断出同步的PCF帧并将同步优先级字段和同步域字段内容传递给新PCF帧的对应字段；
步骤二，成员向量处理模块对所有同步的PCF帧的成员向量字段进行求和处理，并将结果传递给新PCF帧的对应字段；
步骤三，压缩处理模块根据由时序保持算法得到的初始压缩值、给定故障点容错值和同步PCF帧数量值，计算得到压缩修正值；
步骤四，最终通过压缩值计算模块得到最终的压缩值，传递给新PCF帧。
2.如权利要求1所述的时间触发以太网中压缩算法的实现方法，其特征在于，压缩修正值计算方法如下：
首先按顺序记录时序保持算法得到压缩时间值，记为permanence_piti，i为同步的PCF帧的到达顺序；
之后计算固化相对值inputi＝permanence_piti-permanence_pit1；
最后计算压缩修正值compression_correction，计算公式如下：
当m＝1时，compression_correction＝input1；
当m＝2时，compression_correction＝(input1+input2)/2；
当m＝3时，compression_correction＝input2；
当m＝4时，compression_correction＝(input2+input3)/2；
当m＝5时，compression_correction＝(input2+input4)/2；
当m>5时，compression_correction＝(inputmaxf+inputminf)/2；
其中inputmaxf表示第f大的固化相对值，inputminf表示第f小的固化相对值，m为同步PCF帧数量值，f为给定故障点容错值。
3.如权利要求2所述的时间触发以太网中压缩算法的实现方法，其特征在于，当f为1或2时，无论m值为何，需要前四个permanence_pit的值；
当f≥3时，在m从1到5变化的过程中，最多需要前四个permanence_pit的值；当f≥3、m≥5时，需要找到第f大和第f小的值，即需要2*f个permanence_pit。
4.如权利要求3所述的时间触发以太网中压缩算法的实现方法，其特征在于，首先判断给定的f值，如果f<3，则寄存器长度配置为[4:0]，其中最高位存储PCF帧数量值m，其余位由高到低存储从大到小排序的permanence_pit值；如果f≥3，则配置寄存器的长度为[2*f:0]，最高位存储PCF帧数量值m，第[2*f-1:f]位按由大到小的顺序存储前f个permanence_pit值，第[f-1:0]位按由大到小的顺序存储后f个permanence_pit值。
5.如权利要求2所述的时间触发以太网中压缩算法的实现方法，其特征在于，所述压缩值计算方法为：
compression_pit＝max_win+calculation+compression_correction。
其中max_win为最大观察窗口值，calculation为事件计算开销值。
6.如权利要求1所述的时间触发以太网中压缩算法的实现方法，其特征在于，所述步骤一通过同步监测模块判断出同步的PCF帧，判断时同步监测模块会产生一个触发信号，当同步监测失败时保持低电平状态；当同步监测成功时，信号置于高电平，进而进行后续操作。
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