一种兼容可定义确定性通信以太网的制作方法

文档序号:25345857发布日期:2021-06-08 11:51阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种兼容可定义确定性通信以太网,其用于实现以太网中网络设备之间的通信,其特征在于,该以太网将网络中传输的网络消息分为实时控制消息以及常规消息两类,所述实时控制消息由发送端根据全局同步时间周期在确定时间点触发发送并维持一规定时段,经过交换设备中定时触发的高优先级静态流表进行转发并在确定的实时时域内被接收端接收实现确定性通信,所述常规消息由以太网络中的各个节点根据事件随机触发,该常规消息由发送端在常规时域发送,经过交换设备中低优先级动态流表进行转发并在实时性控制消息收发的实时时域外被接收端接收实现常规通信,其中,所述高优先级静态流表以及低优先级动态流表定义网络消息的发送端与接收端,该高优先级静态流表以及低优先级动态流表通过调度表定义其触发时间以及维持时间,该以太网中的设备根据高优先级静态流表或低优先级动态流表实现基于时间同步进行全局/区域组网,分时域实现确定性通信以及常规通信。2.根据权利要求1所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,其包括控制器、交换设备、以及终端设备,所述控制器控制调度表、高优先级静态流表以及低优先级动态流表的下发,所述交换设备以及终端设备基于时钟校准模块进行全局/区域时间同步,该以太网在进行网络通信时,作为发送端的终端设备将网络消息发送至交换设备,所述交换设备接收网络消息后根据控制器下发的调度表与流表类型,区分网络消息类型,判断网络消息转发的时域与输出接口从而发送到作为接收端的终端设备。3.根据权利要求1所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述交换设备包括预定数量个网口、一主控模块、一电源模块、一存储模块、若干物理层芯片以及若干网络变压器,网络消息从其中一个网口输入该交换设备后经由主控模块识别控制,根据控制器下发的调度表与流表配合全局/区域时间同步,区分网络消息为确定性通信或常规通信,判断网络消息转发的时域与输出接口,其中,所述主控模块用于协议封装与解析、全局/区域时钟校准、网络消息缓存、网络消息转发与调度、流表定时添加与删除;所述存储模块包括sd卡、flash、sram或ddr,用于存储系统bootloader、文件系统以及临时数据;所述物理层芯片用于物理链路的创建、维持或拆除;所述网络变压器用于网络设备的电气隔离、噪声抑制。4.根据权利要求3所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述交换设备的主控模块运行的操作系统包括linux或openwrt,所述操作系统上安装有open vswitch虚拟交换机,该交换设备的其中一个网口作为控制器接口,其他网口添加至由open vswitch创建的网络网桥中。5.根据权利要求4所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述控制器为sdn控制器,所述交换设备的操作系统上安装openflow协议用于支持sdn控制器参与网络通信管理。6.根据权利要求1所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述终端设备包括连接一网卡设备的电脑端,所述网卡设备包括一主控模块、一电源模块、一存储模块、一串行通信模块、若干物理层芯片以及若干网络变压器,当需要发送网络消息时,由当前电脑端产生的网络消息经过所述串行通信接口发送至主控模块,主控模块判断消息类型
后在相应时域定时发出对应消息至交换机,当需要接收网络消息时,由主控模块从交换机接收网络消息处理后通过串行通信接口传输至电脑端,其中,所述主控模块用于协议封装与解析、全局/区域时钟校准、网络消息缓存、串行通信、网络消息定时触发;所述存储模块包括sd卡、flash、sram或ddr,用于存储系统bootloader、文件系统以及临时数据;所述串行通信模块包括pci、pcie、usb,负责主控模块与电脑端的通信;所述物理层芯片用于物理链路的创建、维持或拆除;所述网络变压器用于网络设备的电气隔离、噪声抑制。7.根据权利要求6所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述终端设备的主控模块运行的操作系统包括linux或freertos。8.根据权利要求1所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述终端设备包括嵌入式设备,该嵌入式设备包括一主控模块、一电源模块、一物理层芯片、一网络变压器、网口,以及预订数量的数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块,当需要发送网络消息时,由主控模块从数字量输入模块/模拟信号输入模块采集数字/模拟信号进行网络消息封装,该主控模块判断网络消息类型后在相应时域通过网口定时发出对应消息至交换机,当需要接收网络消息时,由主控模块通过网口从交换机接收网络消息,该主控模块解析网络消息后在指定的数字量输出模块/模拟量输出模块输出数字/模拟信号,其中,所述主控模块用于协议封装与解析、信号封装与解析、信号转换、全局/区域时钟校准、网络消息缓存、串行通信、网络消息定时触发;所述物理层芯片用于物理链路的创建、维持或拆除;所述网络变压器用于网络设备的电气隔离、噪声抑制。9.根据权利要求8所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述嵌入式设备的主控模块运行的操作系统包括freertos或μc/os。10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种兼容可定义确定性通信以太网,其特征在于,所述交换设备以及终端设备基于全局时钟校准模块实现全局/区域时间同步,该时钟校准模块为终端设备提供时钟同步和网络消息时间戳,所述网络消息时间戳包括硬件时间戳和软件时间戳,该全局时钟校准模块包括一全局时间寄存器、一周期时间寄存器、一时间校正寄存器、一时间步长寄存器、一周期寄存器及若干触发时间寄存器,其中,所述全局时间寄存器为系统时间来源,是该全局时钟校正模块的输出结果;所述周期时间寄存器相对于全局时间寄存器累计且不清零的计时方式,周期性对计时结果清零,清零周期为所述周期寄存器中储存的值;所述时间校正寄存器,是根据由同步协议计算得到的同步时间误差通过校正算法得出校正控制量的寄存器,更新该寄存器值可以对本地系统时间计时速率进行校正;所述触发时间寄存器为所述定时器触发的依据,当周期时间寄存器值等于任意触发时间寄存器的值时,将产生对应的触发信号。
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