CN114217587A - 一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法。本发明通过FPGA实时监控多个拟态执行体输入的数据并对同类型数据进行比较，比较器能自适应输入类型数据的不同状态：带宽大小、包长大小并输出一种格式的比较结果；比较结果被输入至缓存队列，FPGA上设置一状态监控和输出控制模块，能监控缓存队列状态并控制每个缓存的输出，提高缓存内比较结果输出的及时性和有效性。
Description
技术领域
本发明涉及拟态执行体技术领域，特别涉及一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法。
背景技术
在拟态工业网关中，涉及到低速接口（如UART、SPI、CAN等）、高速接口（如100M网络、1000M网络等）和中间数据（如表项等）多类型拟态执行体数据进行实时比较，并将比较结果汇聚后提供给后续拟态裁决模块进行后续处理。工业应用场景对拟态工业网关中FPGA资源和功耗都有严格要求，高速数据在对比前需额外处理以合理配置FPGA上有限的逻辑资源；多类型数据处理对比后需实时汇聚至拟态裁决模块；汇聚为一个多通道转单通道过程，在汇聚过程中应保证不同通道数据不受彼此影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请公开了一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，具体包括如下步骤：
S1、将接口数据按类型进行划分，相同类型的接口数据进入同一比较器中，每个比较器对进入其中的数据进行比较并输出比较结果；
S2、将比较结果输入缓存队列，缓存队列反馈状态至状态监控与输出控制模块；
S3、状态监控与输出控制模块根据缓存队列的数据和各缓存队列中的实时状态读取缓存队列数据；
S4、缓存队列数据输出至输出缓存队列，由拟态裁决模块进行后续处理。
作为优选，所述步骤S1中比较器的比较过程包括如下子步骤：
S11、比较器对进入其中的数据进行数据包大小统计，若数据包大小大于特定阈值，则将数据进行哈希处理得出新待比较数据，反之不做处理将数据直接作为待比较数据；
S12、将待比较数据写入比较器内的缓存模块，若在超时阈值内数据均已写入，则输出同步后的缓存数据并进行比较；反之丢弃缓存模块内已有数据并出发异常中断；
S13、比较器比较各自同步的比较数据，输出比较结果。
作为优选，所述步骤S2中缓存队列反馈状态包括缓存空间大小和当前缓存数据。
作为优选，所述缓存队列的写入接口受比较器控制，所述缓存队列的输出受状态监控与输出控制模块控制，所述缓存队列之间相互独立。
作为优选，所述步骤S3具体包括如下子步骤：
S31、状态监控与输出控制模块监控若干个缓存队列，若缓存队列的缓存表未锁定，则获取每个缓存队列的缓存数量，更新缓存队列的缓存状态表，并锁定；若缓存表已被锁定，则不获取每个队列的缓存数量；
S32、状态监控与输出控制模块将缓存状态表按规则生成缓存读取控制表；
S33、状态监控与输出控制模块根据缓存读取控制表完成对缓存队列的读取控制，并更新缓存读取控制表；
S34、若缓存读取控制表内因子均变为0，则解锁缓存队列表，返回步骤S31。
作为优选，所述步骤S32中所述的规则如下：若缓存状态表中的因子为0，则生成缓存读取控制表中的对应因子为0，表示不对该路缓存队列进行读取；若缓存队列的数据大于并且小于阈值，则生成缓存读取控制表中的对应因子为1，表示对该路缓存队列进行1次读取；若缓存状态表中的因子大于等于阈值，则生成缓存读取控制表中的对应因子为2，表示对该路缓存读取1次，并丢弃后续部分的数据。
作为优选，所述步骤S33的具体操作如下：依次读取缓存读取控制表中的因子，并依次按照因子数值执行读取，同时将因子更新为0。
本发明的有益效果：
1、 自适应各类型数据包，大小数据包和高低频数据均能有效比较与输出比较结果，并提高处理所占用资源的合理和实时性。
2 、通过缓存状态表和缓存读取控制表实现方式完成数据汇聚和输出，摒除通道数据汇聚优先级和可能阻塞的弊端并保证数据汇聚的实时性。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1为本发明一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法的架构；
图2为本发明状态监控与输出控制模块的流程示意图。
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了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1~2所示，本发明将3个拟态执行体的网络数据、串口数据和表项数据输入进行比较，并将该3路比较结果汇聚输出；具体包括以下处理方法：
（1）接口数据按类型划分不同比较器，细分为网络数据比较器、串口数据比较器和表项数据比较器。每个比较器有3路输入，第1路对应执行体1，第2路对应执行体2，第3路对应执行体3。比较器1输出网络数据比较结果，比较器2输出串口数据比较结果，比较器3输出表项数据比较结果；
（1.1）在每个比较器中对输入数据进行数据包按字节为单位大小统计为l（字节），若l大于特定阈值L=16字节，则将数据进行md5哈希处理得出新的待比较数据c（md5输出长度固定为16字节）；否则不做处理将输入数据直接认定为待比较数据c。3个比较器内部生成网络数据待比较结果、串口数据待比较结果和表项数据待比较结果。
（1.2）网络数据待比较结果、串口数据待比较结果和表项数据待比较结果）写入所在比较器内的缓存，若在超时阈值T=500ms内数据均已写入缓存，则输出同步后的缓存数据cSynced（分别为网络数据EthSynced、串口数据UartSynced和表项数据TabSynced）并进行比较；否则丢弃缓存内已有数据并触发异常中断errSync（分别为网络数据EtherrSync、串口数据UarterrSync和表项数据TaberrSync）。
（1.3）比较器比较各自同步比较数据，最终三个比较器输出对比结果cComped（分别为网络数据比较结果EthComped、串口数据比较结果UartComped和表项数据比较结果TabComped）。
（2）比较结果输入缓存队列，缓存队列反馈状态至状态监控与输出控制模块；缓存队列写入接口受比较器输出控制，保证比较器输出数据cComped（分别为网络数据比较结果EthComped、串口数据比较结果UartComped和表项数据比较结果TabComped）可以实时写入缓存队列中；缓存队列实时反馈缓存空间大小N=256KB和当前缓存数量k给状态监控与输出控制模块；缓存队列输出受状态监控与输出控制模块控制；各通道缓存队列彼此相互独立。
（3）状态监控与输出控制模块根据缓存队列数量和各个缓存队列中的实时状态读取缓存队列数据；
（3.1）状态初始化，设置缓存队列缓存表锁定Lock值为0；维护缓存队列缓存状态表为为(0,0,0),其中左边0表示EthComped缓存队列，中间0表示UartComped缓存队列，右边0表示TabComped缓存队列；
（3.2）状态监控与输出控制模块管理模块监控共I=3个缓存队列，若缓存队列缓存表未锁定Lock值为0，则获取每个队列的缓存数量k，更新缓存队列缓存状态表(1k,2k,3k),其中1k表示EthComped缓存队列当前缓存数量，2k表示UartComped缓存队列当前缓存数量，3k表示TabComped缓存队列当前缓存数量；
（3.3）锁定缓存队列缓存表设置Lock=1。在缓存队列缓存表锁定完成后，不获取每个队列的缓存数量。
（3.4）状态监控与输出控制模块将缓存状态表 (1k,2k,3k)按规则生成缓存读取控制表(1m,2m,3m)。其中1m为EthComped缓存队列通道控制指令，2m为UartComped缓存队列通道控制指令，3m为TabComped缓存队列通道控制指令；
若ik = 0(i可取1、2或3)，表示当前第i路缓存数量为0，则生成规则im = 0，表示不对该路缓存队列进行读取。若ik 大于0 并小于阈值K=128KB，表示当前第i路缓存数量大于0，且缓存数量无溢出风险，则生成规则im=1，表示对该路缓存队列进行1次读取。若ik大于阈值K=128KB，表示当前第i路缓存数量有溢出风险，则生成规则im=2，表示对该路缓存读取1次，并丢弃后续(128-ik)数据，以恢复缓存至无溢出风险状态。
（3.5）状态监控与输出控制模块根据缓存读取控制表 (1m,2m,3m)完成对三路缓存队列的读取控制，并更新缓存读取控制表(1m’,2m’,3m’)。若缓存读取控制表内因子均变为0，则解锁缓存队列表，设置Lock=0，跳回子步骤(3.1)开始新的循环。
根据存读取控制表(1m,2m,3m)，按步骤(3.2)所述规则读取对应缓存队列中的数据并将该数据输出至输出缓存队列，读取按从队列1m->2m->3m进行，遇到im不为0的情况下完成对该通道读后将im更新为0。
（4）缓存队列数据输出至输出缓存队列，由拟态裁决模块进行后续处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、将接口数据按类型进行划分，相同类型的接口数据进入同一比较器中，每个比较器对进入其中的数据进行比较并输出比较结果；
S2、将比较结果输入缓存队列，缓存队列反馈状态至状态监控与输出控制模块；
S3、状态监控与输出控制模块根据缓存队列的数据和各缓存队列中的实时状态读取缓存队列数据；
S4、缓存队列数据输出至输出缓存队列，由拟态裁决模块进行后续处理。
2.如权利要求1所述的一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，其特征在于，所述步骤S1中比较器的比较过程包括如下子步骤：
S11、比较器对进入其中的数据进行数据包大小统计，若数据包大小大于特定阈值，则将数据进行哈希处理得出新待比较数据，反之不做处理将数据直接作为待比较数据；
S12、将待比较数据写入比较器内的缓存模块，若在超时阈值内数据均已写入，则输出同步后的缓存数据并进行比较；反之丢弃缓存模块内已有数据并出发异常中断；
S13、比较器比较各自同步的比较数据，输出比较结果。
3.如权利要求1所述的一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，其特征在于：所述步骤S2中缓存队列反馈状态包括缓存空间大小和当前缓存数据。
4.如权利要求1所述的一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，其特征在于：所述缓存队列的写入接口受比较器控制，所述缓存队列的输出受状态监控与输出控制模块控制，所述缓存队列之间相互独立。
5.如权利要求1所述的一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括如下子步骤：
S31、状态监控与输出控制模块监控若干个缓存队列，若缓存队列的缓存表未锁定，则获取每个缓存队列的缓存数量，更新缓存队列的缓存状态表，并锁定；若缓存表已被锁定，则不获取每个队列的缓存数量；
S32、状态监控与输出控制模块将缓存状态表按规则生成缓存读取控制表；
S33、状态监控与输出控制模块根据缓存读取控制表完成对缓存队列的读取控制，并更新缓存读取控制表；
S34、若缓存读取控制表内因子均变为0，则解锁缓存队列表，返回步骤S31。
6.如权利要求5所述的一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，其特征在于：所述步骤S32中所述的规则如下：若缓存状态表中的因子为0，则生成缓存读取控制表中的对应因子为0，表示不对该路缓存队列进行读取；若缓存队列的数据大于并且小于阈值，则生成缓存读取控制表中的对应因子为1，表示对该路缓存队列进行1次读取；若缓存状态表中的因子大于等于阈值，则生成缓存读取控制表中的对应因子为2，表示对该路缓存读取1次，并丢弃后续部分的数据。
7.如权利要求6所述的一种拟态执行体多类型数据实时比较和汇聚方法，其特征在于：所述步骤S33的具体操作如下：依次读取缓存读取控制表中的因子，并依次按照因子数值执行读取，同时将因子更新为0。
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