CN115695576A - 一种兼容tsn帧抢占协议的数据帧转换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法及装置，其中方法包括：获取待处理数据帧；基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。本发明通过将帧抢占协议中的恢复功能融合到以太网数据帧与CAN数据帧转换中，实现了兼容帧抢占的TSN转CAN的实现方式，在数据链路上可以在保证数据有效传输的同时，还能有效地降低额外的时延，并且降低了数据传输的成本。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法及装置。
背景技术
伴随着科技的发展，车载以太网对实时网络的要求越来越高，从传统车载以太网实时性和可靠性到时间敏感网络的高可靠、低时延、低抖动。而传统的以太网交换机在多个端口往同一个目的端口传输的时候，当前帧的传输必须要等上一帧传输完成之后才能开始，而由于上一帧数据大小的不确定性，导致了当前数据帧传输延时的不确定性。因此现有的TSN（Time-Sensitive Networking，时间敏感网络）交换机在传统以太网的交换机的基础上增加了帧抢占协议（IEEE 802.1 Qbu/802.3br），从而保证了部分重要帧的延时在一个可接受的范围内。
目前的车载以太网架构中，大部分都是采用TSN的核心组网加上CAN（ControllerArea Network，控制器域网）的局域组网，在TSN核心交换机到CAN网络之间需要一个TSN的接入交换机和一个以太网转CAN的设备，这样就增加了链路延时，同时提高了整体成本。
发明内容
本发明提供一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法及装置，用以解决现有技术中TSN网络和CAN网络数据帧转换链路延时大、成本高的缺陷，实现数据帧转换延时的降低和网络设备成本的降低。
第一方面，本发明提供一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，包括：
获取待处理数据帧；
基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；
在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；
对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
可选地，所述CAN数据帧包括仲裁段，所述仲裁段包括帧标识。
可选地，所述对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧包括：
确定所述可抢占帧的帧碎片的位置；
基于所述可抢占帧的帧碎片的位置对所述可抢占帧的帧碎片进行整合，获得所述可抢占帧。
可选地，所述确定所述可抢占帧的帧碎片的位置之后，还包括：
在所述可抢占帧的帧碎片的位置为起始帧或中间帧的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片的MCRC字段进行校验；
在所述可抢占帧的帧碎片的位置为结束帧的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片的CRC字段进行校验。
可选地，所述确定所述可抢占帧的帧碎片的位置之后，所述基于所述可抢占帧的帧碎片的位置对所述可抢占帧的帧碎片进行整合之前，还包括：
将所述可抢占帧的帧碎片存储在第一数据区；
确定所述第一数据区写满，停止获取所述可抢占帧的帧碎片。
可选地，所述对所述快速帧进行数据填充之前，还包括：
对所述快速帧进行检测，基于检测结果确定是否丢弃所述快速帧。
可选地，所述对所述快速帧进行数据填充之前，还包括：
将所述快速帧存储在第二数据区；
确定所述第二数据区写满，停止获取所述快速帧。
第二方面，本发明还提供一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置，包括：
数据帧获取模块，用于获取待处理数据帧；
前导码解析模块，用于基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；
可抢占帧恢复模块，用于在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；
CAN数据填充模块，用于对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法。
本发明提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换及装置，通过判断待处理数据帧类型，对可抢占帧的帧碎片进行恢复，之后对快速帧或可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧，通过将帧抢占协议中的恢复功能融合到以太网数据帧与CAN数据帧转换中，实现了的兼容帧抢占的TSN转CAN的实现方式，在数据链路上可以在保证数据有效传输的同时，还能有效地降低额外的时延，并且降低了数据传输的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的现有兼容帧抢占协议的TSN转CAN方式流程示意图；
图2是本发明实施例提供的数据帧转换方法的流程示意图之一；
图3是本发明实施例提供的数据帧转换方法的流程示意图之二；
图4是本发明实施例提供的CAN数据帧的帧格式；
图5是本发明实施例提供的可抢占帧的起始帧帧格式；
图6是本发明实施例提供的可抢占帧的中间帧帧格式；
图7是本发明实施例提供的可抢占帧的结束帧帧格式；
图8是本发明实施例提供的快速帧的帧格式；
图9是本发明实施例提供的数据帧转换装置的结构示意图之一；
图10是本发明实施例提供的数据帧转换装置的结构示意图之二；
图11是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
帧抢占是TSN（Time-Sensitive Networking，时间敏感网络）协议族中另一个提供延迟保障机制的协议，该协议通过修改前导码将正常的以太网帧分为两类：快速帧（也可以称为Express MAC 或EMAC 高优先级帧）和可抢占帧（也可以称为Preamble MAC或PMAC 低优先级帧）。通过快速帧可以打断正在发送的可抢占帧这一特性，减少高优先级的等待时间。图1是本发明提供的现有兼容帧抢占协议的TSN转CAN方式流程示意图，如图1所示，目前的交换系统里主要是采用单独的交换机来实现可抢占帧的恢复，然后将恢复的可抢占帧送入到以太网转CAN（Controller Area Network，控制器域网）的设备中，最后再送到CAN设备中，从而到达TSN设备和CAN设备的通信。该方法在数据传输的时候会引入额外的时延，在时间敏感网络的系统里希望延时越小越好。
为了解决上述的问题，图2是本发明实施例提供的数据帧转换方法的流程示意图之一，如图2所示，本发明实施例提出了升级以太网转CAN的实现方式，将帧抢占协议中的恢复功能融合到以太网转CAN的设计中，使得不仅能将普通以太网帧（即快速帧）转换成CAN帧还能兼容将可抢占帧转换为CAN帧。
下面结合图3－图8描述本发明实施例提供的数据帧转换方法。
图3是本发明实施例提供的数据帧转换方法的流程示意图之二，如图3所示，本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，包括：
步骤110，获取待处理数据帧；
具体地，待处理数据帧可以是TSN交换机输出的数据帧，如图2所示，快速帧和可抢占帧可能分别来自交换机的不同端口，优先级高的以太网帧可定义为快速帧，优先级低的可以被“打断或抢占”的以太网帧为可抢占帧；当两种数据帧均需要交换到端口3输出的时候，就要在时间维度上根据优先级调度两种帧从端口3输出的先后顺序，即，在没有快速帧转发需求的时候，就转发可抢占帧；有快速帧转发需求的时候，就打断可抢占帧（将其拆分成“碎片”，即可抢占帧的帧碎片），在可抢占帧的帧碎片之间插入快速帧转发后，再恢复到继续转发可抢占帧。这样从端口3输出的以太网帧为快速帧和可抢占帧交替出现。
步骤120，基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；
具体地，快速帧和可抢占帧的前导码是用户根据数据帧中的优先级进行预先设定的，即提前将某个或某几个优先级的帧定位为快速帧或者可抢占帧。一个帧数据以7个字节的前导码和1个字节的帧开始符作为帧的开始，TSN协议中通过修改前导码将以太网帧分为快速帧和可抢占帧，可以根据待处理帧数据的前导码（帧头）中的SFD字段内容确定所述待处理数据帧为快速帧或可抢占帧的帧碎片。
步骤130，在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；
具体地，在有快速帧转发需求的时候，可抢占帧被打断成多个帧碎片发送，对可抢占帧的帧碎片进行恢复是指，将属于同一帧的可抢占帧的起始帧、中间帧和结束帧等帧碎片整合为可抢占帧。应理解，通过待处理帧数据的SMD-S、SMD-C、MCRC和CRC判断是否属于同一帧。
步骤140，对所述快速帧或可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
具体地，根据CAN协议，对快速帧或可抢占帧进行数据填充，填充仲裁段、控制段、数据段和CRC段。可选地，对已填充仲裁段、控制段和数据段的CAN数据帧进行CRC计算，将计算所得的CRC校验值填充至帧尾的CRC，CRC段用于CAN数据帧的接收端进行CRC校验时判断数据帧是否有错误。应理解，所述快速帧是指确定帧类型为快速帧的待处理数据帧。
本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，通过判断待处理数据帧类型，对可抢占帧进行恢复，之后对快速帧或可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧；本发明实施例将帧抢占协议中的恢复功能融合到以太网数据帧与CAN数据帧转换中，实现了的兼容帧抢占的TSN转CAN的实现方式，在数据链路上可以在保证数据有效传输的同时，还能有效地降低额外的时延，并且降低了数据传输的成本。
下面，对上述步骤在具体实施例中的可能的实现方式做进一步说明。
可选地，所述CAN数据帧包括仲裁段，所述仲裁段包括帧标识。
表1是本发明实施例提供的CAN数据帧的仲裁段帧格式，图4是本发明实施例提供的CAN数据帧的帧格式，如表1和图4所示，一个实施例中，所述CAN数据帧的仲裁段包括：优先级标识、源地址标识、目的地址标识、帧标识、数据页和结束标识。
表1. CAN数据帧的仲裁段帧格式
表中，P表示优先级标识，P表示不同数据帧的优先级，可以根据不同帧的优先级进行设定；SA表示8bit的源地址标识，DA表示8bit的目的地址标识，最大可以支持255个CAN节点通信；NP表示帧标识，用于标识快速帧和可抢占帧；DP表示数据页，8bit可以表示8*255=2040字节，7bit可以表示7*255=1785字节，而以太网MTU为1518字节，因此7bit的DP字段可以完全覆盖；PE表示结束标识，PE字段表示当前帧是否是结束帧，其中，00表示单帧；01表示多帧的第一帧；10表示多帧的中间帧；10表示多帧的最后一帧。
本发明实施例提供的CAN数据帧的仲裁段帧格式，相比于传统的CAN数据帧仲裁段帧格式，将原有的仲裁端进行拆分，原来的仲裁段表示的是数据发送的地址信息以及数据长度信息等，而新的CAN帧协议中则增加了NP字段用于标识快速帧和可抢占帧，通过帧标识NP，对数据帧进行识别和区别。
可选地，所述对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧包括：
步骤131，确定所述可抢占帧的帧碎片的位置；
具体地，可以通过对可抢占帧进行解析，确定所述可抢占帧的帧碎帧碎片的位置，所述帧碎片的位置包括起始帧、中间帧或结束帧。应理解，中间帧可以为一帧或多帧。示例性的，可以根据可抢占帧中的SMD-S、SMD-C、MCRC或CRC确定可抢占帧的帧碎片的位置。
步骤132，基于所述帧碎片的位置对所述可抢占帧进行整合，获得所述可抢占帧。
具体地，可以基于帧碎片的位置，对属于同一数据帧但由于数据传输需要而被打散的多个可抢占帧的帧碎片进行整合。示例性地，将属于同一数据帧的多个可抢占帧的帧碎片依据起始帧、中间帧和结束帧的顺序进行整合，获得可抢占帧。
应理解，当前可抢占帧的帧碎片（当前正在处理的、被判定为可抢占帧的帧碎片的待处理数据帧）需要与其他可抢占帧的帧碎片共同整合，得到可抢占帧。其他可抢占帧的帧碎片可以是预先存储的，也可以是在当前可抢占帧的帧碎片之前或之后进行处理后得到的。在当前可抢占帧对应的多个可抢占帧的帧碎片完整的情况下，对多个可抢占帧的帧碎片进行整合，获得可抢占帧；在当前可抢占帧对应的多个可抢占帧的帧碎片不完整的情况下（缺少其他可抢占帧的帧碎片），等待其他可抢占帧的帧碎片补齐后，对多个可抢占帧的帧碎片进行整合，获得可抢占帧。可选地，在规定时间内（如预设一个时间点或时间段），如果存在可抢占帧的帧碎片不完整的情况，则应丢弃该组可抢占帧的帧碎片。
示例性地，可抢占帧1对应帧碎片1，帧碎片2和帧碎片3，已获得帧碎片1和帧碎片2的情况下，等待帧碎片3传输；在已获得帧碎片1，帧碎片2和帧碎片3的情况下，对帧碎片1，帧碎片2和帧碎片3进行整合，获得可抢占帧1；如果在预设的规定时间内，未获得帧碎片3，即可抢占帧1对应的帧碎片不完整，则丢弃已获得的可抢占帧1对应的帧碎片：帧碎片1和帧碎片2。
可选地，所述确定所述可抢占帧的帧碎片的位置之后，还包括：
在所述可抢占帧的帧碎片的位置为起始帧或中间帧的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片的MCRC字段进行校验；
在所述可抢占帧的帧碎片的位置为结束帧的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片的CRC字段进行校验。
具体地，在所述可抢占帧的帧碎片的位置为起始帧或中间帧的情况下，可抢占帧的帧碎片的校验段可以如图5或图6中所示。
图5是本发明实施例提供的可抢占帧的起始帧帧格式，参考图5，可抢占帧的起始帧的帧头部分为0xE6、0x4C、0x7F和0xB3的交替；可抢占帧的起始帧的校验段为MCRC字段，采用MCRC32的计算方式，MCRC32表示32bit的MCRC校验。
图6是本发明实施例提供的可抢占帧的中间帧帧格式，参考图6，抢占帧的中间帧与抢占帧的起始帧的格式不同在于：中间帧的前导码部分第7个0x55换成了SMD-CX，SMD-CX的字符包括了0x61,0x52，0x9E，0x2A。抢占帧的中间帧的校验段也为MCRC字段。
在所述可抢占帧的帧碎片的位置为结束帧的情况下，可抢占帧的帧碎片的校验段可以如图7所示。
图7是本发明实施例提供的可抢占帧的结束帧帧格式，参考图7，可抢占帧的结束帧与可抢占帧的中间帧和可抢占帧的起始帧的格式不同，校验段为CRC字段，校验段的计算方式由原来的MCRC32变成了CRC32的计算方式，CRC32表示32bit的CRC校验。
可选地，可抢占帧的帧碎片中包含校验段（如CRC或MCRC），校验段可以表示通过预设算法对原始数据进行计算得到的校验值，采用同样的校验算法对可抢占帧的帧碎片进行计算，如果计算结果和可抢占帧的帧碎片中包含的校验值一致，说明检测正确，这一帧可抢占帧的帧碎片可以使用，如果不一致，说明传输过程中出现了差错，丢弃当前可抢占帧的帧碎片以及其他相关的帧碎片，其他相关的帧碎片是指与出现差错的帧碎片同属于一个可抢占帧的其他帧碎片。
一个实施例中，同一可抢占帧其传输的首个“可抢占帧的帧碎片”（起始帧）和中间“可抢占帧的帧碎片”（中间帧）的帧尾均添加MCRC，其最后一个“碎片”（结束帧）的帧尾则添加CRC，以区分为该可抢占帧的结束。如果可抢占帧对应某个帧碎片的帧尾CRC或者MCRC错误，则该可抢占帧对应的所有帧碎片（包括已收到的和将被收到的）将被丢弃。
本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，保证了数据传输过程中的数据完整性和准确性。
可选地，所述确定所述可抢占帧的帧碎片的位置之后，所述基于所述可抢占帧的帧碎片的位置对所述可抢占帧的帧碎片进行整合之前，还包括：
步骤133，将所述可抢占帧的帧碎片存储在第一数据区；
具体地，第一数据区可以是RAM存储区，将所述可抢占帧的帧碎片存储在第一数据区，等待所述可抢占帧对应的其他帧碎片补齐。
步骤134，确定所述第一数据区写满，停止获取所述可抢占帧的帧碎片。
具体地，当第一数据区已经存满且没有数据被读走，则停止获取新的可抢占帧的帧碎片。
可选地，丢弃当前接收的可抢占帧的帧碎片和/或与当前接收的可抢占帧的帧碎片相关的帧碎片；直至检测到第一数据区有空闲空间后，再恢复获取新的可抢占帧的帧碎片。与当前接收的可抢占帧的帧碎片相关的帧碎片是指，已经存储的、与当前接收的可抢占帧的帧碎片同属于一个可抢占帧的帧碎片。
本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，避免由于数据存储溢出导致数据丢失，保证了数据的正常转发。
可选地，所述对所述快速帧进行数据填充之前，还包括：
步骤135，对所述快速帧进行检测，基于检测结果确定是否丢弃所述快速帧。
图8是本发明实施例提供的快速帧的帧格式，参考图8，快速帧的帧格式的校验段为CRC字段，采用CRC32计算方式，CRC32表示32bit的CRC校验。对所述快速帧计算CRC32校验值，计算得到的CRC32校验值与校验段数值相同，则检测正确；若数值不同，则说明传输过程中出现了差错，丢弃当前快速帧数据。
本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，保证了数据传输过程中的数据完整性和准确性。
可选地，所述对所述快速帧进行数据填充之前，还包括：
步骤136，将所述快速帧存储在第二数据区；
具体地，第二数据区可以是RAM存储区，第二数据区用于对快速帧进行缓存。
步骤137，确定所述第二数据区写满，停止获取所述快速帧。
具体地，当第二数据区已经存满且没有数据被读走，则停止获取新的快速帧。可选地，丢弃当前获取的快速帧，直至检测到第二数据区中有空闲空间后，再恢复获取新的快速帧。
本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，避免由于数据存储溢出导致数据丢失，保证了数据的正常转发。
应理解，以上步骤的标号是为便于介绍本发明实施例进行的标识，不应对本发明实施例构成任何限定，以上步骤可以分开执行，也可以同时执行，步骤133可以和步骤136同时执行。可选地，步骤136在步骤135之后执行；步骤133在对可抢占帧的帧碎片的进行MCRC校验或CRC校验后执行。
下面对本发明提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置进行描述，下文描述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置与上文描述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法可相互对应参照。
图9是本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置的结构示意图之一，如图9所示，本发明实施例提供一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置，包括：
数据帧获取模块910，用于获取待处理数据帧；
前导码解析模块920，用于基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；
可抢占帧恢复模块930，用于在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；
CAN数据填充模块940，用于对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置，通过判断待处理数据帧类型，对可抢占帧进行恢复，之后对快速帧或可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧；本发明实施例将帧抢占协议中的恢复功能融合到以太网数据帧与CAN数据帧转换中，实现了的兼容帧抢占的TSN转CAN的实现方式，在数据链路上可以在保证数据有效传输的同时，还能有效地降低额外的时延，并且降低了数据传输的成本。
在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述装置，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
图10是本发明实施例提供的数据帧转换装置的结构示意图之二，如图10所示，本发明实施例提供一种数据帧转换装置，包括：数据帧获取模块、前导码解析模块、可抢占帧解析模块、第一RAM存储模块、可抢占帧恢复模块、第一异常检测模块、第一CRC检测模块、MCRC检测模块、以太网数据解析模块、第二RAM存储模块、第二异常检测模块、第二CRC检测模块、CAN数据填充模块和CRC计算模块。
前导码解析模块用于判断输入的数据帧是快速帧还是可抢占帧；
可抢占帧解析模块用于接收经过帧头识别的、被抢占的碎片化的可抢占帧的帧碎片，对可抢占帧的帧碎片进行解析，判断当前可抢占帧的帧碎片是可抢占帧起始帧、中间帧还是结束帧；
第一RAM存储模块（即第一数据区），用于对可抢占帧解析模块解析后的可抢占帧的帧碎片进行存储，然后根据自身存储是否有异常决定是否继续接收可抢占帧的帧碎片；
可抢占帧恢复模块，用于对可抢占帧的帧碎片进行恢复，该模块需要等待获得目标可抢占帧对应所有的可抢占帧的帧碎片后，对目标可抢占帧的所有可抢占帧的帧碎片进行整合，获得目标可抢占帧；目标可抢占帧是指可抢占帧恢复模块希望恢复的可抢占帧，目标可抢占帧可以为一个或多个。
第一异常检测模块，用于检测第一RAM存储模块的读写情况，一旦检测到异常时，则通知可抢占帧解析模块停止获取可抢占帧的帧碎片；
第一CRC检测模块，用于校验可抢占帧的结束帧；
MCRC检测模块，用于校验可抢占帧的起始帧和中间帧；
以太网数据解析模块用于接收经过帧头识别后的、保持完整的未被抢占的快速帧；
第二RAM存储模块（即第二数据区），用于对以太网数据解析模块解析（或接收）后的数据进行存储，然后根据自身存储是否有异常决定是否继续接收快速帧；
第二异常检测模块，用于检测第二RAM存储模块的读写情况，一旦检测到异常时，则通知以太网数据解析模块停止获取快速帧；
第二CRC检测模块，用于校验快速帧；
CAN数据填充模块，用于将RAM读出的数据按照CAN协议进行填充。
CRC计算模块，用于对填充出来的CAN数据帧进行CRC计算，然后发送给CAN数据填充模块进行帧尾的CRC段添加，CRC段用于CAN数据帧的接收端进行CRC校验时判断数据帧是否有错误。
应理解，第一异常检测模块和第二异常检测模块中的检测到异常，是指第一RAM存储模块或第二RAM存储模块数据区已经存满且没有数据被读走。
本发明实施例提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置，在可抢占帧的数据输入时，首先会检测前导码部分，以及CRC结果的比对，并判断当前可抢占帧的帧碎片属于那一阶段的帧碎片。然后将对应的帧碎片存储到对应的RAM缓冲区里，等待的帧碎片组合完成。最后将缓冲区的可抢占帧或快速帧进行CAN帧封装并转发出去。以上所有的操作并没有引入额外的时延。以上实现流程不会引入额外的时间延迟，使得TSN的协议转CAN协议数据帧的效率得到了最大化的体现。本发明实施例在整个系统层面上降低了TSN的数据帧到CAN数据帧之间的延迟，还降低了整个系统的硬件成本。
在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述装置，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
图11示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图11所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1110、通信接口(Communications Interface)1120、存储器(memory)1130和通信总线1140，其中，处理器1110，通信接口1120，存储器1130通过通信总线1140完成相互间的通信。处理器1110可以调用存储器1130中的逻辑指令，以执行兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，包括：获取待处理数据帧；基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为快速帧或可抢占帧的帧碎片；在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
此外，上述的存储器1130中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，包括：获取待处理数据帧；基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，包括：获取待处理数据帧；基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，其特征在于，包括：
获取待处理数据帧；
基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；
在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；
对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
2.根据权利要求1所述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，其特征在于，所述CAN数据帧包括仲裁段，所述仲裁段包括帧标识。
3.根据权利要求1或2所述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，其特征在于，所述对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧包括：
确定所述可抢占帧的帧碎片的位置；
基于所述可抢占帧的帧碎片的位置对所述可抢占帧的帧碎片进行整合，获得所述可抢占帧。
4.根据权利要求3所述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，其特征在于，所述确定所述可抢占帧的帧碎片的位置之后，还包括：
在所述可抢占帧的帧碎片的位置为起始帧或中间帧的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片的MCRC字段进行校验；
在所述可抢占帧的帧碎片的位置为结束帧的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片的CRC字段进行校验。
5.根据权利要求3所述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，其特征在于，所述确定所述可抢占帧的帧碎片的位置之后，所述基于所述可抢占帧的帧碎片的位置对所述可抢占帧的帧碎片进行整合之前，还包括：
将所述可抢占帧的帧碎片存储在第一数据区；
确定所述第一数据区写满，停止获取所述可抢占帧的帧碎片。
6.根据权利要求1或2所述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，其特征在于，所述对所述快速帧进行数据填充之前，还包括：
对所述快速帧进行检测，基于检测结果确定是否丢弃所述快速帧。
7.根据权利要求6所述的兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法，其特征在于，所述对所述快速帧进行数据填充之前，还包括：
将所述快速帧存储在第二数据区；
确定所述第二数据区写满，停止获取所述快速帧。
8.一种兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换装置，其特征在于，包括：
数据帧获取模块，用于获取待处理数据帧；
前导码解析模块，用于基于预先设定的前导码确定所述待处理数据帧的类型，所述类型为可抢占帧的帧碎片或快速帧；
可抢占帧恢复模块，用于在所述待处理数据帧为所述可抢占帧的帧碎片的情况下，对所述可抢占帧的帧碎片进行恢复，获得可抢占帧；
CAN数据填充模块，用于对所述快速帧或所述可抢占帧进行数据填充，获得CAN数据帧。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述兼容TSN帧抢占协议的数据帧转换方法。
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