CN113328917B - 用于epa链路诊断的方法、epa设备和计算机存储介质 - Google Patents

用于epa链路诊断的方法、epa设备和计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及用于EPA链路诊断的方法、EPA设备和存储介质，涉及通信领域。根据该方法，响应于EPA系统调度成功，在宏周期中的周期时间内与当前EPA设备对应的时间片内，经由当前EPA设备中的多个端口发送周期性消息；对于每个端口：如果确定端口处于连接状态，则确定在预定数量的宏周期内是否未经由端口接收到来自EPA系统中与端口连接的至少一个其他EPA设备的周期性消息；以及如果确定在预定数量的宏周期内未经由端口接收到来自至少一个其他EPA设备的周期性消息，则确定至少一个其他EPA设备与端口之间的至少一条链路故障。由此，能够利用EPA周期性消息来检测EPA链路，无需额外链路检测消息，减少带宽占用。

Description

用于EPA链路诊断的方法、EPA设备和计算机存储介质
技术领域
本公开的实施例总体涉及通信领域，具体涉及用于EPA链路诊断的方法、EPA设备和计算机存储介质。
背景技术
EPA（Ethernet for Plant Automation）总线作为中国第一个具有完全自主知识产权的现场总线标准，并且也是工业自动化国际标准，在工业自动化控制领域已经得到了广泛的应用。EPA总线利用以太网的物理层作为传输基础，通过EPA协议实现高速、强实时的可靠性传输。随着EPA总线变得更加复杂，网络速度也明显增加，设备和线缆的诊断变得越来越费时和烦扰。
发明内容
提供了一种用于EPA链路诊断的方法、EPA设备以及计算机存储介质，能够利用EPA周期性消息来检测EPA链路，无需额外链路检测消息，减少带宽占用。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于EPA链路诊断的方法。该方法包括：响应于EPA系统调度成功，在宏周期中的周期时间内与当前EPA设备对应的时间片内，经由当前EPA设备中的多个端口发送周期性消息；对于多个端口中的每个端口，执行以下步骤：如果确定端口处于连接状态，则确定在预定数量的宏周期内是否未经由端口接收到来自EPA系统中与端口连接的至少一个其他EPA设备的周期性消息；以及如果确定在预定数量的宏周期内未经由端口接收到来自至少一个其他EPA设备的周期性消息，则确定至少一个其他EPA设备与端口之间的至少一条链路发生故障。
根据本公开的第二方面，提供了一种EPA设备。该EPA设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行根据本公开的第一方面或第二方面所述的方法。
在本公开的第三方面中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现根据本公开的第一方面的方法。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。
图1是根据本公开的实施例的EPA系统100的示意框图。
图2是根据本公开的实施例的EPA系统的调度结果200的示意图。
图3是根据本公开的实施例的用于EPA链路诊断的方法300的示意图。
图4是根据本公开的实施例的EPA系统400的示意图。
图5是根据本公开的实施例的EPA系统500的示意图。
图6是用于实现根据本公开的实施例的用于EPA链路诊断的方法的电子设备的示意框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
如上所述，随着EPA总线变得更加复杂，网络速度也明显增加，设备和线缆的诊断变得越来越费时和烦扰。
为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种用于EPA链路诊断的方案。在该方案中，EPA设备响应于EPA系统调度成功，在宏周期中的周期时间内与当前EPA设备对应的时间片内，经由当前EPA设备中的多个端口发送周期性消息。EPA设备对于多个端口中的每个端口，执行以下步骤：如果确定端口处于连接状态，则确定在预定数量的宏周期内是否未经由端口接收到来自EPA系统中与端口连接的至少一个其他EPA设备的周期性消息；以及如果确定在预定数量的宏周期内未经由端口接收到来自至少一个其他EPA设备的周期性消息，则确定至少一个其他EPA设备与端口之间的至少一条链路发生故障。
以此方式，能够利用EPA周期性消息来检测EPA链路，无需额外链路检测消息，减少带宽占用。
在下文中，将结合附图更详细地描述本方案的具体示例。
图1示出了根据本公开的实施例的EPA系统100的示意框图。EPA系统100可以包括多个EPA设备110-1至110-5（下文统称为110）。应当理解，虽然图1示出了5个EPA设备110，但是这只是举例说明，EPA设备110的数量可以更多或更少。
如图1所示，EPA设备110各包括两个端口A和B。EPA设备110经由这两个端口A和B形成线型拓扑。应当理解，这只是举例说明，EPA设备110可以包括更多的端口，例如4个，也可以采用其他拓扑结构，例如环型拓扑、星型拓扑等。
图2示出了根据本公开的实施例的EPA系统的调度结果的示意图。EPA系统100的调度可如图2所示。宏周期210为整个EPA系统的通信周期，宏周期210可以包括周期时间220和非周期时间230。周期时间220用于发送实时性高的周期数据，每个EPA设备110在周期时间220内的固定偏移时间在对应时间片内发送数据。各个时间片之间没有重叠，即任意时刻周期时间内只存在一个EPA设备110发送消息。在非周期时间230，所有EPA设备共享整个非周期时间230，通过声明的方式抢占非周期时间230的发送权，同样只有拥有发送权的EPA设备110可以在非周期时间230发送消息。
EPA设备110用于响应于EPA系统调度成功，在宏周期中的周期时间内与当前EPA设备对应的时间片内，经由当前EPA设备中的多个端口发送周期性消息；对于多个端口中的每个端口，执行以下步骤：如果确定端口处于连接状态，则确定在预定数量的宏周期内是否未经由端口接收到来自EPA系统中与端口连接的至少一个其他EPA设备的周期性消息；以及如果确定在预定数量的宏周期内未经由端口接收到来自至少一个其他EPA设备的周期性消息，则确定至少一个其他EPA设备与端口之间的至少一条链路发生故障。
由此，能够利用EPA周期性消息来检测EPA链路，无需额外链路检测消息，减少带宽占用。
图3示出了根据本公开的实施例的用于EPA链路诊断的方法300的流程图。例如，方法300可以由如图1所示的EPA设备110来执行。应当理解的是，方法300还可以包括未示出的附加框和/或可以省略所示出的框，本公开的范围在此方面不受限制。
在框302处，EPA设备110响应于EPA系统100调度成功，在宏周期210中的周期时间220内与当前EPA设备110对应的时间片内，经由当前EPA设备110中的多个端口（例如，端口A和B）发送周期性消息。
这里周期性消息的发送周期可以与宏周期210相同。
对于多个端口中的每个端口，可以执行以下步骤。
在框304处，EPA设备110确定端口是否处于连接状态。
例如，EPA设备可以通过检测端口的物理链接状态，确定该端口是否处于连接状态。
如果EPA设备110在框304处确定端口处于连接状态，则在框306处确定在预定数量的宏周期内是否未经由端口接收到来自EPA系统100中与端口连接的至少一个其他EPA设备的周期性消息。
预定数量的宏周期例如包括但不限于3、4、5个宏周期等。
应当理解，来自至少一个其他EPA设备的周期性消息是由至少一个其他EPA设备在其对应时间片发送的。
如果EPA设备110在框306处确定在预定数量的宏周期内未经由端口接收到来自EPA系统100中与端口连接的至少一个其他EPA设备的周期性消息，则在框308处确定至少一个其他EPA设备与端口之间的至少一条链路发生故障。
在至少一个其他EPA设备包括一个其他EPA设备的情况下，EPA设备110可以确定该其他EPA设备与端口之间的链路中其他EPA设备与其他EPA设备的相邻设备之间的子链路发生故障。
在至少一个其他EPA设备包括多个其他EPA设备的情况下，EPA设备110可以确定多个其他EPA设备是否为EPA系统100中与端口连接的所有其他EPA设备。如果EPA设备110确定多个其他EPA设备为EPA系统100中与端口连接的所有其他EPA设备，则确定端口与当前EPA设备110的相邻设备之间的链路发生故障。
在一些实施例中，相邻设备为相邻EPA设备，例如，对于线型拓扑或环型拓扑而言。在另一些实施例中，相邻设备为相邻交换机设备，例如对于星型拓扑而言。
由此，能够利用EPA周期性消息来检测EPA链路，无需额外链路检测消息，减少带宽占用。此外，能通过周期发送的通信消息，确定具体的链路故障定位点，并且链路检测机制与网络拓扑结构、网络设备无关，提高了链路检测机制的普适性。
在一些实施例中，EPA设备110如果确定在预定数量的宏周期内经由多个端口均接收到来自EPA系统100中的所有其他EPA设备的周期性消息，则确定EPA系统100的链路正常。
在一些实施例中，EPA设备110如果确定端口未处于连接状态，则提示端口连接故障信息。例如，端口连接故障信息可以指示端口标识。由此，能够提示端口连接故障信息。
下面结合图1所示的线型拓扑举例说明。
如图1所示，除了边界EPA设备110-1和110-5之外，其他EPA设备110-2至110-4均使用两个端口A和B接入EPA网络，首尾相连构成线型拓扑。
对于边界EPA设备而言，仅有一个端口进行通信，所有消息均从该端口收发。
对于非边界EPA设备而言，有两个端口参与通信。若从A端口接收到消息，则一方面对消息进行处理，另一方面将该消息从B端口发送出去。若从B端口接收到消息，则一方面对消息进行处理，另一方面将该消息从A端口发送出去。该EPA设备需要发送数据时，经由A端口和B端口向外发送。
在EPA系统100调度成功后，各EPA设备110在对应时间片周期性发送消息。该消息例如可以携带EPA设备110的属性信息，例如IP地址。
随后，各EPA设备110检测A/B端口的连接状态。对于线型拓扑而言，边界EPA设备未接入网络的端口为非活动端口，而非边界EPA设备的A/B端口均为活动端口。如果端口不处于连接状态，则提示端口连接故障信息。
在各EPA设备110的A/B端口处于连接状态的情况下，如果EPA设备110-3连续5个宏周期未经由A端口收到EPA设备110-1和110-2的周期性消息，则由于EPA设备110-1和110-2是EPA设备110-3的A端口连接的所有其他EPA设备，因此可以确定EPA设备110-3的A端口与相邻EPA设备110-2之间的链路发生故障。
如果EPA设备110-3能够经由A端口收到EPA设备110-2的周期性消息，但在连续5个宏周期内未经由A端口收到EPA设备110-1的周期性消息，则EPA设备110-3能够确定EPA设备110-1和相邻EPA设备110-2之间的链路发生故障。应当理解，这里仅以EPA设备110-3进行举例说明，其他非边界EPA设备也是类似，不再赘述。
如果EPA设备110-1未收到其他EPA设备的周期性消息，因其未接入网络中的端口A为非活动端口，另一个端口B为活动端口，则可以确定EPA设备110-1的B端口和相邻EPA设备110-2之间的链路发生故障。
下面结合图4所示的星型拓扑举例说明。
图4示出了根据本公开的实施例的EPA系统400的示意框图。EPA系统400可以包括多个EPA设备410-1至410-5（下文统称为410）。应当理解，虽然图1示出了5个EPA设备410，但是这只是举例说明，EPA设备410的数量可以更多或更少。
如图4所示，EPA设备410各包括两个端口A和B。EPA设备410经由这两个端口A和B分别与两个交换机设备420-1和420-2连接，形成星型拓扑。应当理解，这只是举例说明，EPA设备410可以包括更多的端口，例如4个。
在EPA系统400调度成功后，各EPA设备410在对应时间片周期性发送消息。该消息例如可以携带EPA设备410的属性信息，例如IP地址。
随后，各EPA设备410检测A/B端口的连接状态。对于星型拓扑而言，因为EPA设备410的所有端口均为活动端口，如果端口连接不成功，则提示端口连接故障信息。
在各EPA设备410的A/B端口处于连接状态的情况下，如果EPA设备410-3连续5个宏周期未经由A端口收到EPA设备410-1的周期性消息，但是接收到其他EPA设备的周期性消息，则可以确定EPA设备410-1的A端口与相邻交换机设备420-1之间的链路发生故障。
如果EPA设备410-3的A端口与交换机设备420-1之间的链路发生故障，则EPA设备410-3的A端口将无法接收到A端口连接的所有其他EPA设备的周期性消息。因而，如果EPA设备410-3在连续5个宏周期内未经由A端口接收到A端口连接的所有其他EPA设备的周期性消息，则可以确定EPA设备410-3的A端口与相邻交换机设备420-1之间的链路发生故障。应当理解，这里仅以EPA设备410-3进行举例说明，其他EPA设备也是类似，不再赘述。
下面结合图5所示的环型拓扑举例说明。
图5示出了根据本公开的实施例的EPA系统500的示意框图。EPA系统500可以包括多个EPA设备510-1、510-2、510-3、510-4、510-5和510-6（下文统称为510）。应当理解，虽然图5 示出了6个EPA设备510，但是这只是举例说明，EPA设备510的数量可以更多或更少。
如图5所示，EPA设备510各包括两个端口A和B。EPA设备510经由这两个端口A和B首尾连接，形成环型拓扑。应当理解，这只是举例说明，EPA设备510可以包括更多的端口，例如4个。
在EPA系统500调度成功后，各EPA设备510在对应时间片周期性发送消息。该消息例如可以携带EPA设备510的属性信息，例如IP地址。
随后，各EPA设备510检测A/B端口的连接状态。对于环型拓扑而言，因为EPA设备510的所有端口均为活动端口，如果端口连接不成功，则提示端口连接故障信息。
在各EPA设备510的A/B端口处于连接状态的情况下，如果EPA设备510-3连续5个宏周期未经由A端口收到EPA设备510-1的周期性消息，但是经由A端口接收到EPA设备510-2的周期性消息，则可以确定EPA设备510-1与相邻EPA设备510-2之间的链路发生故障。
如果EPA设备510-3连续5个宏周期未经由A端口接收到A端口连接的所有其他EPA设备的周期性消息，则可以确定EPA设备510-3的A端口与相邻EPA设备510-2之间的链路发生故障。
由此，本公开的方案能够利用EPA周期性消息来检测EPA链路，无需额外链路检测消息，减少带宽占用。此外，能通过周期发送的通信消息，确定具体的链路故障定位点，并且链路检测机制与网络拓扑结构、网络设备无关，提高了链路检测机制的普适性。
图6示出了可以用来实施本公开内容的实施例的示例设备600的示意性框图。例如，如图1所示的EPA设备110可以由设备600来实施。如图所示，设备600包括中央处理单元（CPU）601，其可以根据存储在只读存储器（ROM）602中的计算机程序指令或者从存储单元608加载到随机存取存储器（RAM）603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在随机存取存储器603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。中央处理单元601、只读存储器602以及随机存取存储器603通过总线604彼此相连。输入/输出（I/O）接口605也连接至总线604。
设备600中的多个部件连接至输入/输出接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标、麦克风等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
上文所描述的各个过程和处理，例如方法200，可由中央处理单元601执行。例如，在一些实施例中，方法200可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由只读存储器602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序被加载到随机存取存储器603并由中央处理单元601执行时，可以执行上文描述的方法200的一个或多个动作。
本公开涉及方法、装置、系统、电子设备、计算机可读存储介质和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (7)

1.一种用于EPA链路诊断的方法，包括：
响应于EPA系统调度成功，在宏周期中的周期时间内与当前EPA设备对应的时间片内，经由当前EPA设备中的多个端口发送周期性消息；
对于所述多个端口中的每个端口，执行以下步骤：
如果确定所述端口处于连接状态，则确定在预定数量的宏周期内是否未经由所述端口接收到来自所述EPA系统中与所述端口连接的至少一个其他EPA设备的周期性消息，所述周期性消息非链路检测消息；以及
如果确定在预定数量的宏周期内未经由所述端口接收到来自所述至少一个其他EPA设备的周期性消息，则确定所述至少一个其他EPA设备与所述端口之间的至少一条链路发生故障；
其中所述至少一个其他EPA设备包括多个其他EPA设备，以及确定所述多个其他EPA设备与所述端口之间的多条链路发生故障包括：
确定所述多个其他EPA设备是否为所述EPA系统中与所述端口连接的所有其他EPA设备；以及
如果确定所述多个其他EPA设备为所述EPA系统中与所述端口连接的所有其他EPA设备，则确定所述端口与当前EPA设备的相邻设备之间的链路发生故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个其他EPA设备包括一个其他EPA设备，以及确定所述其他EPA设备与所述端口之间的链路发生故障包括：
确定所述链路中所述其他EPA设备与所述其他EPA设备的相邻设备之间的子链路发生故障。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述相邻设备包括相邻EPA设备或者相邻交换机设备。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
如果确定在预定数量的宏周期内经由所述多个端口均接收到来自所述EPA系统中的所有其他EPA设备的周期性消息，则确定EPA系统的链路正常。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
如果确定所述端口未处于连接状态，则提示端口连接故障信息。
6.一种EPA设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
7.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时使计算机执行权利要求1-5中任一项所述的方法。
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