CN115665273A - 一种autbus与时间敏感网络的协议转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换方法，属于工业物联网技术领域。该方法用于完成AUTBUS协议与TSN协议的转换，具体步骤为：第一步，帧格式转换，将AUTBUS数据帧与TSN数据链路层帧进行相互转换；第二步，优先级转换，将AUTBUS数据类型的优先级与TSN数据优先级进行映射；第三步，流识别转换，将AUTBUS数据流识别与TSN数据流识别进行相互转换；第四步，地址转换，将AUTBUS地址与TSN地址进行一一映射。本发明能实现AUTBUS与TSN网络数据流的跨网传输。

Description

一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换方法

技术领域

本发明属于工业物联网技术领域，涉及一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换方法。

背景技术

随着制造工厂的自动化发展，越来越多的工厂使用自动化控制设备来替代人工进行生产操作。工厂内大多采用总线技术来传输控制设备的底层数据，总线可靠稳定，大大简化了通讯网络结构，有效节约因各种安装、维护所带来的设备和材料费用，但目前大多总线存在着低带宽、无法同时承载实时和非实时高带宽业务的问题。随着智能制造在各个工业领域的不断深入，个性化小批量生产、人机协作、信息系统、高效生产已成为其显著特点，要求新一代智能传感器不仅要能够在控制器层通信和更高数据应用决策层的通信，而且具备数据预处理、压缩、滤波以及执行新的分析任务能力，这要求工业现场的新一代控制网络具有智能、便捷、长距离、多节点、宽带、实时、多业务的能力，显然传统的总线Profibus、ProfiNET、CCLINK等不能满足日益发展的智能制造的需求。

新一代总线技术AUTBUS(高速工业现场总线)，具有多节点、高带宽、高实时、可远距离传输的性能特点，可根据业务类型需要进行静态和动态分配，对时间敏感性和非时间敏感业务提供确定性的数据传输服务，能够更好的适应过程控制、离散控制、智能机器人等工业环境下对总线的高性能需求。同时，时间敏感网络(Time Sensitive Networking，TSN)允许周期性与非周期性数据同时传输，相对于其他工业有线网络，在数据传输的实时性与确定性上有巨大优势，可以为工业控制网络所需的可靠性提供保障。因此，AUTBUS与时间敏感网络融合的异构网络可以结合各自的优势，降低工业网络的部署成本的同时，能够最大程度上的满足工业现场对网络高性能的要求，大大提高工厂内部的网络传输可靠性。

当两种不同通信协议网络相融合时，需要对两个网络进行协议转换，但目前国内外有关AUTBUS相关研究较少，尚未发现关于AUTBUS与TSN网络相互转换的研究，没有现成的协议转换方法可供使用。

AUTBUS网络与TSN网络在协议结构、数据流类型、寻址方式等多方面都存在不同，所以要实现这两个网络间的转换，需要解决以下问题：

(1)AUTBUS定义了物理层、数据链路层和应用层，TSN则定义了数据链路层，需设计转换方法实现两个不同协议结构之间的转换；

(2)AUTBUS作为工业总线网络，自己定义了物理层和数据链路层，而TSN以IEEE802.1Q为基础，两者的帧格式完全不同，需要设计AUTBUS帧格式与TSN帧格式转换的方法；

(3)AUTBUS的数据链路层定义了4种不同优先级的数据类型，同时TSN定义了8种不同的优先级数据，需要设计优先级转换机制，保证数据流优先级的相互转换；

(4)AUTBUS使用DataID来唯一标识一条数据流，TSN使用StreamID唯一标识一条数据流，需要设计流识别的转换方法，保证数据流在整个网络中被唯一标识；

(5)AUTBUS网内使用32位NAOID寻址，TSN使用MAC寻址，为了实现跨网节点之间的相互访问，需要对两个网络的地址进行转换。

因此，为了实现AUTBBUS与TSN网络的互连互通，亟需一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换方法，通过优先级映射、地址映射以及流识别映射等保证数据的各项网络特性的同时，实现AUTBUS与TSN网络数据流的跨网传输。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换方法，实现该方法的硬件部分包括协议转换单元、AUTBUS通信单元和TSN通信单元；

协议转换方法在协议转换单元中实现，用于完成AUTBUS协议与TSN协议的转换，具体步骤包括以下步骤：

S1：帧格式转换：由于AUTBUS协议定义了物理层、数据链路层和应用层，而TSN协议则只定义了数据链路层：将AUTBUS整网数据帧与TSN数据链路帧进行转换；

S2：优先级转换：将AUTBUS数据类型的优先级与TSN数据类型的优先级进行映射，保证AUTBUS数据流在转换后的优先级特性；

S3：流识别转换：将AUTBUS数据流识别与TSN数据流识别进行转换，保证数据在跨网过程中的唯一性；

S4：地址转换：将AUTBUS地址与TSN地址进行一一映射，保证网络节点可以相互跨网访问。

进一步，步骤S1中，将AUTBUS数据帧转换为TSN数据链路层帧，具体包括：首先将AUBTUS应用层的帧类型、目的NAOID地址、源NAOID地址、确保数据唯一性的流标签和应用数据等填充到TSN数据链路层帧的目的MAC地址、源MAC地址、PCP和VLAN ID等字段中；然后将AUTBUS数据帧的TYPE和Pri字段则保留在AUTBUS的应用数据头部，一起填充至TSN数据链路层帧的负载字段，方便数据再次转换为AUTBUS时提取相关信息；最后TSN数据链路层帧的其余字段根据IEEE 802.1Q标准进行填充。

进一步，步骤S1中，将TSN数据链路层帧转换为AUTBUS数据帧，具体包括：首先将TSN数据链路层帧中的目的MAC地址、源MAC地址、优先级和VLAN ID提取出来，分别填充至AUTBUS帧中的目的NAOID、源NAOID、AST和DataID字段中；然后将TSN数据链路层帧负载头部中的TYPE和Pri部分分别填充至AUTBUS数据帧的TYPE字段和Pri字段中；最后AUTBUS帧的剩余字段则根据AUTBUS标准进行填充。

进一步，步骤S2中，数据类型优先级映射关系为：AUTBUS数据类型优先级从高到低依次为P/S模式实时周期数据、P/S模式实时非周期数据、C/S模式实时非周期数据、P/S模式非实时数据、C/S模式非实时数据、P/S模式配置数据和C/S模式配置数据，分别对应TSN数据类型优先级中的第七优先级至第一优先级。

当数据由AUTBUS网络流向TSN网络时，协议转换单元根据接收到的AUTBUS数据帧中AST字段识别出该帧的数据类型，根据优先级映射关系确定该数据进入TSN网络后的优先级；

当数据由TSN网络流向AUTBUS网络时，协议转换单元根据TSN帧中的PCP字段判断出当前帧在TSN中的优先级，再根据优先级映射关系得到转换后对应的AUTBUS数据类型，将得到的数据类型填充至AST字段，实现TSN优先级到AUTBUS数据类型的转换。

进一步，步骤S3中当数据从AUTBUS网络流向TSN网络时，协议转换单元用DataID代替StreamID中的VLAN ID，实现DataID和StreamID的映射，数据帧在AUTBUS网络中仍使用DataID，而在TSN网络中使用映射后的StreamID来标识数据流，实现数据流在整个网络中的标识；

当数据从TSN网络流向AUTBUS网络时，协议转换单元提取TSN数据帧中VLAN ID填充至AUTBUS帧的DataID字段，即能实现TSN流识别到AUTBUS流识别的转换。

进一步，步骤S4中当数据从AUTBUS网络流向TSN网络时，协议转换单元将AUTBUS数据帧中的NAOID地址转换为48位的MAC地址，具体包括：使用本地MAC地址，U/L位填充为1；如果是源MAC地址，低32位填充AUBTUS数据帧中的源NAOID地址字段，如果是目的MAC地址，低32位则填充AUTBUS数据帧中的目的NAOID地址字段，剩下高16位用1填充；

当数据从TSN网络流向AUTBUS网络时，协议转换单元将TSN的MAC地址转换为AUTBUS的NAOID地址，具体包括：将目的MAC地址中的低32位数据填充至目的NAOID，源MAC地址中的低32位数据填充至源NAOID字段中。

进一步，所述AUTBUS通信单元负责与AUTBUS网络通信，接收AUTBUS网络节点发送的数据流，通过串口向协议转换单元转发接收到的数据；同时接收经协议转换单元转换后的TSN数据流并发送给AUTBUS网络中的目的节点；

所述TSN通信单元负责与TSN网络通信，接收TSN网络节点发送的数据流，向协议转换单元转发接收到的数据；同时接收经协议转换单元转换后的AUTBUS数据流并发送给TSN网络中的目的节点。

本发明的有益效果在于：本发明通过优先级映射、地址映射以及流识别映射等保证数据的各项网络特性的同时，实现AUTBUS与TSN网络数据流的跨网传输。具体分析如下：

(1)针对AUTBUS与TSN协议结构的不同，考虑AUTBUS整网到TSN数据链路层的转换；

(2)针对AUTBUS与TSN帧结构的不同，本发明根据(1)的设计目标，设计实现AUTBUS整网帧到TSN数据链路层帧的转换；

(3)针对AUTBUS与TSN数据流量优先级的不同，本发明采用AUTBUS应用层数据的优先级结合数据使用的P/S和C/S通信模型，可以唯一映射成为TSN数据流优先级。

(4)针对AUTBUS与TSN流识别的不同，由于TSN的StreamID由VLAN ID和MAC地址组成，因此，本发明设计了实现DataID与VLAN ID的一一映射方法。

(5)针对AUTBUS与TSN寻址方式的不同，本发明设计了实现AUTBUS的NAOID地址与TSN MAC地址的转换。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为面向AUTBUS与TSN融合的跨网网络架构；

图2为AUTBUS与TSN的协议转换网关硬件总体框图；

图3为AUTBUS与TSN协议转换方法步骤示意图；

图4为TSN数据链路层帧格式示意图；

图5为AUTBUS网络通用帧结构示意图；

图6为协议转换后的TSN帧格式；

图7为优先级转换示意图；

图8为流识别转换关系示意图；

图9为节点跨网访问示意图；

图10为加入NAOID后的MAC地址结构示意图；

图11为协议转换后的AUTBUS帧格式示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1～图11，在工业现场环境中，各种网络通信协议共存，TSN技术引入工业网络后，与各种通信协议构成了异构网络，其借助TSN的实时性、确定性满足工业现场对时间敏感类业务的需求。如图1所示，本发明网络背景为一种面向AUTBUS与TSN融合的跨网网络架构，此架构由两个AUTBUS网络、一个TSN网络、两个网关组成。

TSN网络包括CUC、CNC和TSN交换机，AUTBUS网络包括AUTBUS终端节点和AUTBUS管理节点；网关用来对AUTBUS和TSN网络进行转换。

图2为AUTBUS与TSN的协议转换网关硬件总体框图，包括一个AUTBUS通信单元、一个协议转换单元和一个TSN通信单元。

(1)AUTBUS通信单元

该单元负责与AUTBUS网络通信，接收AUTBUS网络节点发送的数据流，通过UART串口向协议转换单元转发接收到的数据；同时接收经协议转换单元转换后的TSN数据流并发送给AUTBUS网络中的目的节点。

(2)TSN通信单元

该单元负责与TSN网络通信，接收TSN网络节点发送的数据流，向协议转换单元转发接收到的数据；同时接收经协议转换单元转换后的AUTBUS数据流并发送给TSN网络中的目的节点。

(3)协议转换单元

该单元主要完成AUTBUS协议与TSN协议的转换工作，实现AUTBUS网络数据与TSN网络数据的相互转换。

图3为AUTBUS与TSN的协议转换方法在协议转换单元中的具体实现步骤，如图3所示，协议转换步骤主要分为4步：

第一步，帧格式转换，由于AUTBUS协议定义了物理层、数据链路层和应用层，而TSN协议则只定义了数据链路层，将AUTBUS整网数据帧与TSN数据链路帧进行转换；

第二步，优先级转换，将AUTBUS数据类型的优先级与TSN的优先级进行映射，保证AUTBUS数据流在转换后的优先级特性；

第三步，流识别转换，设计实现AUTBUS数据流识别与TSN数据流识别的转换方法，保证数据在跨网过程中的唯一性；

第四步，地址转换，将AUTBUS地址与TSN地址进行一一映射，保证网络节点可以相互跨网访问。

两种网络的帧格式说明：

TSN定义的数据链路层帧格式如图4所示，其在普通以太网的源MAC地址地段和协议字段之间加入4字节的VLAN字段。其中，前导码取7个0x55，SOF取0xD5，表示一个帧的开始；目的MAC地址、源MAC地址分别表示发送数据的源节点MAC地址和发送数据的目的节点的MAC地址；VLAN标签字段为4个字节，包含TPID、PCP、DEI和VLAN ID4个部分。TPID长度为2个字节，表示帧的类型，当该帧类型为802.1Q时，取0X8100；PCP为一个3位位组，表示帧的优先级，取值范围0-7，数值越小优先级越低；DEI为“丢弃合格指示符”，这个一位字段代表可以丢弃对于网络低QoS要求的数据以保证高优先级数据的QoS；VLAN ID为一个12位位组，用于表明该数据包属于哪一个VLAN，取值范围是1-4094,0和4095规定为保留的VLAN ID；类型指上层协议的类型；FCS为帧检验序列；IFG表示两个帧之间的时间间距。

AUTBUS定义的物理层、数据链路层和应用层通用帧结构如图5所示。在应用层报文结构中，固定消息头占16字节，其中AST占2字节，表示应用服务类型；目的NAOID负责标识报文发送的目的节点的应用对象，源NAOID标识报文发送的源节点的应用对象，其中域ID标识对应节点所属的总线域，设备ID标识节点所在设备的编号，应用对象负责标识设备上的应用对象，有效值为0x00～0xFE；DataID唯一标识一条业务数据流；Pri占1字节，表示该报文的优先级；Len为4字节的数据长度值，该字段表示了整个应用层报文的长度；Len由三部分组成，Offset标识最后一个数据传输单元DTU的八位位组偏移量，默认值0x000；ULEN：标识数据传输单元的长度，默认值是0x014；UNUM：标识DTU的数量，最多255个。在AUTBUS中，应用过程交互的实时数据和非实时数据均采用数据传输单元(DTU)封装后进行传输，在应用层协议报文头之后可以有一个或多个DTU，DTU包含DataEntity_Len(数据单传输元实体长度，4个字节)和DataEntity(数据传输单元实体，实际长度由DataEntity_Len确定)两部分。在数据链路层帧结构中，前3个字节为固定帧头结构，TYPE表示该帧的类型，最大支持256个不同类型，协议规定0x00～0x1F用于数据链路层管理帧，0x20～0xFF属于有用户自定义的普通帧；Fragment_No为4位报文分片序号，该字段为0x0时表示报文不分片，该字段不为0x0时表示报文分片序号；LEN表示有效载荷数据PAYLOAD字节数，有效取值范围是1～1536。在物理层帧结构中，Symb_Length为10位位组，表示该数据帧所承载的码块(Symb_Contents)包含的字节数，Symb_Contents指数据帧承载的码块数据，是AUTBUS物理层与数据链路层进行数据交互的基本单元。

AUTBUS协议栈和TSN协议栈都遵循OSI基本参考模型，考虑到AUTBUS协议定义了AUTBUS物理层、数据链路层和应用层，而TSN只定义了数据链路层，本发明设计将AUTBUS完整帧结构转换为TSN数据链路层帧结构。

第一种情况：从AUTBUS到TSN的协议转换：

(1)帧格式转换

当数据帧从AUTBUS侧进入网关时，网关需要将AUTBUS帧转换为TSN帧。由AUTBUS数据帧经转换后成为TSN帧格式如图5所示，从图6中可以看出，AUTBUS帧从原来的物理层、数据链路层和应用层帧格式经转换后变为TSN的数据链路层帧格式。为了实现优先级转换、流识别转换和地址转换以保证数据流在转换前后拥有同样的网络特征，转换过程中需要将AUBTUS应用层的帧类型、目的NAOID地址、源NAOID地址、确保数据唯一性的流标签、应用数据等填充到TSN帧的目的MAC地址、源MAC地址、PCP、VLAN ID等字段中；AUTBUS的TYPE和Pri字段则保留在AUTBUS的应用数据头部，一起填充至TSN的负载字段方便数据再次转换为AUTBUS时提取相关信息；TSN帧的其余字段根据IEEE 802.1Q标准进行填充。

(2)优先级转换

AUTBUS作为工业现场总线，根据数据的重要程度把数据分为了实时周期数据、实时非周期数据、非实时数据和配置数据。同时AUTBUS应用层定义了两种数据流传输方式：P/S和C/S，AUTBUS的实时周期数据只支持P/S传输方式，实时非周期数据、非实时数据和配置数据同时支持P/S和C/S传输。P/S指数据/事件通信模型，采用发布者/订阅者模型，在节点基于P/S模型的交互过程中，一个发布者为一个或多个订阅者提供数据，一个订阅者接受一个或多个发布者提供的数据；C/S指请求/应答通信模型，采用客户端/服务器模型，在节点基于C/S模型的交互过程中，一个服务器能应答一个或多个客户端请求，也允许一个客户端向一个或多个服务器请求并接受数据。TSN网络定义了背景流(BK)、尽力而为流(BE)、提供保障服务(EE)、严格要求应用(CA)、视频流(VI)、音频流(VO)、网络互连控制(IC)和网络控制(NC)一共8种数据类型，优先级依次升高，通过VLAN域中的优先级字段PCP来设置数据流的优先级，取值越高则优先级越高。

AUTBUS和TSN优先级数据类型不同，两个网络的优先级不能直接对应。考虑AUTBUS不同数据类型的优先级和VLAN域的优先级字段结构，结合AUTBUS的数据传输模式，生成优先级映射表，将AUTBUS优先级转换并填充至TSN的VLAN域优先级字段，得到对应的TSN数据类型优先级，优先级转换过程如图7所示。

AUTBUS数据流类别与TSN数据流优先级映射关系如表1所示。考虑到工业总线的特性，决定将AUTBUS的数据类型对应到TSN数据类型的较高优先级。AUTBUS数据类型优先级从高到低依次为实时周期数据、实时非周期数据、非实时数据和配置数据，在同种数据类型中，采用P/S通信模型发送的数据具有最高优先级，采用C/S通信模型发送的数据为低优先级。

表1AUTBUS数据类型与TSN数据类型优先级映射关系

AUTBUS数据类型	TSN数据优先级
		P/S模式实时周期数据	第七优先级
P/S模式实时非周期数据	第六优先级
		C/S模式实时非周期数据	第五优先级
P/S模式非实时数据	第四优先级
		C/S模式非实时数据	第三优先级
P/S模式配置数据	第二优先级
		C/S模式配置数据	第一优先级

当数据由AUTBUS网络流向TSN网络时，协议转换单元根据接收到的AUTBUS数据帧中AST字段识别出该帧的数据类型，根据映射关系表1确定该数据进入TSN网络后的优先级。

(3)流识别转换

在工业网络中，为了能对每一条数据流进行精准调度，需要对现场数据进行标识以保证数据的唯一性。DataID是AUTBUS节点在应用过程交互时采用的数据标识，AUTBUS网络使用DataID唯一标识一条数据流。在TSN标准802.1Qci中定义了StreamID，StreamID由VLAN ID和源MAC地址组成，TSN网络可以通过StreamID来唯一标识一条数据流。当数据从AUTBUS网络流向TSN时，为了保证AUTBUS跨网数据流的唯一标识，可以用DataID代替StreamID中的VLAN ID，实现DataID和StreamID的映射，在AUTBUS网络中仍使用DataID，在TSN网络中使用映射后的StreamID来标识数据流，即可实现数据流在整个网络中的标识。DataID和StreamID转换关系如图8所示。

(4)地址转换

在AUTBUS标准中，网络内使用NAOID地址寻址；TSN标准中，网络内使用MAC寻址。本发明设计一种AUTBUS的NAOID地址和TSN的MAC地址的转换方法，使得整个网络节点的地址可以相互识别，以实现节点间跨网访问。节点跨网访问示意图如图9所示。

当数据帧从AUTBUS侧进入网关时，网关将把AUTBUS数据帧中的NAOID地址转换为48位的MAC地址，地址转换的操作将由协议转换单元实现。具体的操作方法如图10所示：MAC地址共48位，高24位为组织唯一标识符，低24位为扩展标识符；本发明使用本地MAC地址，U/L位填充为1；如果是源MAC地址，低32位填充AUBTUS帧中的源NAOID地址字段，如果是目的MAC地址，低32位则填充AUTBUS帧中的目的NAOID地址字段，剩下高16位用1填充。

第二种情况：从TSN到的AUTBUS协议转换：

(1)帧格式转换

当数据帧经过TSN网络转发进入网关时，TSN帧需要被网关转换为满足AUTBUS标准的帧结构，并进入AUBTUS网络转发至目的节点。在转换过程中，网关将之前AUTBUS帧保留在TSN帧中的关键信息字段提取出来，即可完成TSN帧到AUTBUS帧的转换。TSN数据帧转换后的AUTBUS帧格式如图11所示。与AUTBUS转TSN相同，首先为了保证数据转换后的网络特性不变，网关将TSN帧中的目的MAC地址、源MAC地址、优先级、VLAN ID提取出来，分别填充至AUTBUS帧中的目的NAOID、源NAOID、AST、DataID字段中；然后将TSN负载头部中的TYPE和Pri部分分别填充至AUTBUS的TYPE字段和Pri字段中；最后AUTBUS帧的剩余字段则根据AUTBUS标准进行填充。

(2)优先级转换

当数据帧从TSN侧进入网关时，网关根据TSN帧中的PCP字段判断出当前帧在TSN中的优先级，再根据映射关系表1可以得到转换后对应的AUTBUS数据类型，将得到的数据类型填充至AST字段，实现TSN优先级到AUTBUS数据类型的转换。

(3)流识别转换

TSN数据帧中的VLAN ID是由AUTBUS的DataID填充的，所以此处网关只需提取TSN中VLAN ID填充至AUTBUS帧的DataID字段，即可实现TSN流识别到AUTBUS流识别的转换。

(4)地址转换

当TSN数据进入网关时，网关需要将TSN的MAC地址转换为AUTBUS的NAOID地址。由于TSN的MAC地址是由高16位的1和低32位的NAOID组成，因此网关只需将目的MAC地址中的低32位数据填充至目的NAOID，源MAC地址中的低32位数据填充至源NAOID字段中，就可以实现TSN到AUTBUS的地址转换。

在NAOID字段中有一个字节为域ID，每一个AUTBUS总线域拥有唯一的域ID，当数据帧从AUTBUS节点发出后，网关根据该帧的目的NAOID地址中域ID是否为本AUTBUS网络的域ID，判断是否对该帧进行接收并转换为TSN数据帧。同样，当数据帧在TSN网络中转发时，网关对其目的NAOID地址中的域ID进行判断，然后对其进行协议转换，数据帧进入AUTBUS节点后根据其设备ID进行寻址即可到达目的节点。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换方法，其特征在于，完成AUTBUS协议与TSN协议的转换，具体包括以下步骤：

S1：帧格式转换：将AUTBUS数据帧与TSN数据链路层帧进行转换；

S2：优先级转换：将AUTBUS数据类型的优先级与TSN数据类型的优先级进行映射；

S3：流识别转换：将AUTBUS数据流识别与TSN数据流识别进行转换；

S4：地址转换：将AUTBUS地址与TSN地址进行一一映射。

2.根据权利要求1所述的协议转换方法，其特征在于，步骤S1中，将AUTBUS数据帧转换为TSN数据链路层帧，具体包括：首先将AUBTUS应用层的帧类型、目的NAOID地址、源NAOID地址、确保数据唯一性的流标签和应用数据填充到TSN数据链路层帧的目的MAC地址、源MAC地址、PCP和VLAN ID字段中；然后将AUTBUS数据帧的TYPE和Pri字段则保留在AUTBUS的应用数据头部，一起填充至TSN数据链路层帧的负载字段；最后TSN数据链路层帧的其余字段根据IEEE 802.1Q标准进行填充。

3.根据权利要求1所述的协议转换方法，其特征在于，步骤S1中，将TSN数据链路层帧转换为AUTBUS数据帧，具体包括：首先将TSN数据链路层帧中的目的MAC地址、源MAC地址、优先级和VLAN ID提取出来，分别填充至AUTBUS帧中的目的NAOID、源NAOID、AST和DataID字段中；然后将TSN数据链路层帧负载头部中的TYPE和Pri部分分别填充至AUTBUS数据帧的TYPE字段和Pri字段中；最后AUTBUS帧的剩余字段则根据AUTBUS标准进行填充。

4.根据权利要求1所述的协议转换方法，其特征在于，步骤S2中，数据类型优先级映射关系为：AUTBUS数据类型优先级从高到低依次为P/S模式实时周期数据、P/S模式实时非周期数据、C/S模式实时非周期数据、P/S模式非实时数据、C/S模式非实时数据、P/S模式配置数据和C/S模式配置数据，分别对应TSN数据类型优先级中的第七优先级至第一优先级。

5.根据权利要求4所述的协议转换方法，其特征在于，步骤S2中，当数据由AUTBUS网络流向TSN网络时，协议转换单元根据接收到的AUTBUS数据帧中AST字段识别出该帧的数据类型，根据优先级映射关系确定该数据进入TSN网络后的优先级；

当数据由TSN网络流向AUTBUS网络时，根据TSN帧中的PCP字段判断出当前帧在TSN中的优先级，再根据优先级映射关系得到转换后对应的AUTBUS数据类型，将得到的数据类型填充至AST字段，实现TSN优先级到AUTBUS数据类型的转换。

6.根据权利要求1所述的协议转换方法，其特征在于，步骤S3中，当数据从AUTBUS网络流向TSN网络时，用DataID代替StreamID中的VLAN ID，实现DataID和StreamID的映射，在AUTBUS网络中仍使用DataID，在TSN网络中使用映射后的StreamID来标识数据流，实现数据流在整个网络中的标识；

当数据从TSN网络流向AUTBUS网络时，提取TSN数据帧中VLAN ID填充至AUTBUS帧的DataID字段，即能实现TSN流识别到AUTBUS流识别的转换。

7.根据权利要求1所述的协议转换方法，其特征在于，步骤S4中，当数据从AUTBUS网络流向TSN网络时，将AUTBUS数据帧中的NAOID地址转换为48位的MAC地址，具体包括：使用本地MAC地址，U/L位填充为1；如果是源MAC地址，低32位填充AUBTUS数据帧中的源NAOID地址字段，如果是目的MAC地址，低32位则填充AUTBUS数据帧中的目的NAOID地址字段，剩下高16位用1填充；

当数据从TSN网络流向AUTBUS网络时，将TSN的MAC地址转换为AUTBUS的NAOID地址，具体包括：将目的MAC地址中的低32位数据填充至目的NAOID，源MAC地址中的低32位数据填充至源NAOID字段中。

8.一种AUTBUS与时间敏感网络的协议转换网关，其特征在于，该网关包括协议转换单元、AUTBUS通信单元和TSN通信单元；

所述协议转换单元用于执行权利要求1～7中任意一项所述的协议转换方法；

所述AUTBUS通信单元负责与AUTBUS网络通信，接收AUTBUS网络节点发送的数据流，通过串口向协议转换单元转发接收到的数据；同时接收经协议转换单元转换后的TSN数据流并发送给AUTBUS网络中的目的节点；

所述TSN通信单元负责与TSN网络通信，接收TSN网络节点发送的数据流，向协议转换单元转发接收到的数据；同时接收经协议转换单元转换后的AUTBUS数据流并发送给TSN网络中的目的节点。

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