专利名称：一种基于国标etc系统车载单元llc子层的逻辑链路控制方法
技术领域：
本发明涉及集成电路芯片，尤其涉及一种基于国标ETC系统车载单元LLC子层的 链路控制方法。
背景技术：
电子不停车收费系统简称ETC (Electronic Toll Collection)，是国际上正在努 力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的电子自动收费系统。ETC利用专用短程微 波通讯技术通过收费车道或路侧单元RSU(Road Side Unit)与车载单元0BU(0n Board Unit)进行信息交换，自动识别车辆。采用电子支付方式自动完成车辆通行费扣除的全自 动收费方式。采用该系统，通行车辆不必在收费站停车交费即可通过，从而增大了收费站 的处理容量。由于它涉及交通基础设施投资的回收，又是缓解收费站交通堵塞的有效手 段，而且潜在的消费群巨大，因此各个国家都把ETC作为智能交通系统ITSdntelligent Transportation System)领域最先投入应用的系统来开发。目前国内市场上ETC系统车载单元是采用通用集成电路来实现的。这种车载单元 存在下列不足首先，通用集成电路内部有大量的单元功能模块，大部分是车载单元中不需 要的冗余电路；其次，每块集成电路都需要单独封装测试，增加了芯片的成本，进口芯片价 格较贵，使得车载单元的成本较高；此外，由于使用通用微处理器，工作电流较大，使车载单 元电池使用年限偏少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于国标ETC系统车载单元LLC子层的链路控制方 法。它由下述技术方案来实现在上行链路中，所述车载单元的逻辑链路控制状态机包含LLC1和LLC3两种类型， 其中对于LLC1 类型，LLC 子层收到自 MAC(MediumAccess Control)子层的 MAC. indication 接 口原语，通知 LLC 子层收到 了 UI (Unnumbered Information)命令，请求 LLC子层向应用层传送数据，应用层接收一个包含LSDUOiXService Data Unit)的DL_ UNITDATA. indcation原语，LLC子层收到自应用层的DL_UNITDATA. request接口原语，通知 LLC子层从应用层传来UI命令发送请求，请求LLC向MAC子层传递数据；对于LLC3类型，LLC子层收到自MAC子层的MAC. indication接口原语，通知LLC 子层接收到一个ACn (Acknowledged Command/Response)命令并发送对应的ACn响应，指 示LLC子层向应用层传递ACK(Acknowledge)或REPLY类型原语，应用层接收一个包含 LPDU (LLC Protocol Data Unit)的 DL_DATA_ACK. indication 原语，LLC 子层收到自应用层 的DL_REPLY_UPDATE. request接口原语，通知LLC子层更新内部应答数据，指示LLC子层向 应用层传递更新成功还是失败的信息。
所述请求LLC向MAC子层传递数据是一个包含UI命令PDU (ProtocolData Unit) 的MAC. req原语。所述逻辑链路控制状态机的LLC1类型链路控制包含四种状态空闲状态0、LLC1 类型命令接收状态1、LLC1类型命令发送状态8、LLC1类型命令发送结束状态9，LLC层收 到所述接口原语，状态机状态由空闲转为命令接收状态，然后返回空闲状态，当从应用层传 来UI命令发送请求，状态机状态由空闲态转为LLC1命令发送状态，然后转至LLC1命令发 送结束状态，再转回空闲状态。所述状态机的LLC3类型链路包含九种状态空闲状态0、LLC3类型命令的接收状 态2、ACK类型命令指示状态3、REPLY类型命令指示状态4、LLC3类型命令接收结束状态5、 LLC3响应发送状态6、LLC3响应发送结束状态7、LLC3模块更新其内部应答数据状态a、数 据更新结束状态b;1)当LLC子层收到了非重复的ACn命令，状态机由状态空闲0转为LLC3类型命令 的接收状态2，如果当前收到的所述LPDU有效、非空且LPDU控制域的第四比特P为0，状态 机由LLC3类型命令的接收状态2转至ACK类型命令指示状态3，再依次转至LLC3类型命 令接收结束状态5、LLC3响应发送状态6、LLC3响应发送结束状态7、空闲状态0 ；如果当前 收到的所述LPDU有效，非空且P比特为1，所请求的应答不可得，则状态机由LLC3类型命 令的接收状态2依次转至REPLY类型命令指示状态4、LLC3类型命令接收结束状态5、LLC3 响应发送状态6、LLC3响应发送结束状态7、空闲状态0 ；2)当LLC层收到应用层的更新数据信号，状态机由空闲转为更新应答数据状态a， 在收到应用层的更新数据结束信号后，转至数据更新结束状态b，最后回到空闲状态0 ；3)当LLC层数据更新好，且接收到的LSDU非空，且LSDU控制域的第四比特P为 1，状态机由空闲状态按命令的接收、ACK类型命令指示、命令接收结束、响应发送、响应发送 结束和空闲状态的顺序进行转换；4)当LLC层所请求的应答LSDU可得，并且是上述过程3)之后的重复命令，状态机 由空闲状态0按命令接收状态2、命令接收结束状态5，响应发送状态6、响应发送结束状态 7和空闲状态0的顺序依次进行转换；对于重发的ACn命令，不管命令PDU的控制域的第四 比特P为何值，状态都不会转至ACK类型命令指示。本发明依据国标20851. 2-2007并采用专用逻辑来实现LLC子层，这种设计方法是 对国内ETC系统车载单元的“量身定做”，从标准到硬件都属自主开发的一种实践，对提高 我国ETC系统专用芯片的核心技术至关重要，本发明方法产生这样的技术效果电路的集 成度高，电路功耗低。
图1是状态机的状态转换图。图2是LLC1类型逻辑链路的仿真波形。图3是LLC3类型逻辑链路的仿真波形。
具体实施例方式对照图1(a)，在上行链路中，车载单元逻辑链路控制状态机LLC1类型的状态转换图如所示，它包含4个状态，空闲状态0、LLC1类型的命令接收状态1、LLC1类型命令发 送状态8、和LLC1类型命令发送结束状态9。当LLC层收到MAC. indication原语，如果是 LLC1命令接收，则通知类型1模块收到了 UI命令PDU，状态由空闲态转为LLC1命令接收，并 通知应用层，接收一个包含LSDU的DL_UNITDATA. indcation 原语。当LLC子层收到DL_ UNITDATA. request原语，则通知类型1模块从应用层传来一个UI命令发送请求。状态由空 闲态转为LLC1命令发送，然后转至LLC1命令发送结束，并请求LLC子层向MAC子层传递一 个包含UI命令PDU的MAC. req原语。在上行链路中，LLC3的状态转换图如图1(b)所示，包含9个状态，0 空闲，2 :LLC3 类型命令的接收，3 :ACK类型命令指示，4 :REPLY类型命令指示，5 :LLC3类型命令接收结 束，6 :LLC3响应发送，7 :LLC3响应发送结束，a :LLC3模块更新其内部应答数据，b 数据更
新结束。(1)对于非重复的ACn命令，当LLC层收到MAC. indication原语，如果是LLC3命令 接收，则通知类型3模块收到了 ACn命令PDU，状态机由状态0转为状态2，如果当前收到的 LPDU有效、非空且P为0，那么此LSDU将由DL_DATA_ACK. indication传递给应用层，状态机 由状态2转至状态3，再依次转至状态5，状态6，状态7，状态0。如果当前收到的LPDU有效， 非空且P比特为1，所请求的应答不可得，则所接收到的LPDU将在DL-REPLY. indication原 语中传给应用层，应用层设置更新信号。状态机由状态2依次转至状态4，状态5，状态6，状 态7，状态0。(2)当LLC层收到应用层的更新数据信号rply_updt_req = 1时，状态机由状态0 转至状态a，LLC层收到应用层的更新数据结束信号app_updt_end = 1时，转至状态b，LLC 子层向应用层输出DL_REPLY_UPDATE_STATUS. indication原语给应用层，以指示之前与其 对应的数据单元准备请求是成功还是失败，最后回到状态0。(3)当LLC层数据更新好，即所请求的应答LSDU可得，并且接收到的LSDU非空，则 所接收到的LSDU将有DL_DATA_ACK. indication原语传递给应用层，状态机由状态0，依次 转至状态2，状态3，状态5，状态6，状态7，状态0。(4)当LLC层所请求的应答LSDU可得，并且是过程3之后的重复命令，根据设置相 关的中间信号，状态机由状态0依次转至状态2，状态5，状态6，状态7，状态0。这个过程只 希望数据从目的LLC传给源LLC，可将命令PDU的信息域置空。(5)对于重发的ACn命令，不管命令PDU中的P为何值，都不会发送DL_DATA_ACK. indication原语，如果在命令PDU中收到一个LSDU，将被丢弃，响应的状态变量保持不变。 除了以上情况，收到重复命令PDU时的LLC过程与接收到非重发PDU的LLC过程相同。本发明根据LLC的状态进行分析，采用硬件描述语言来实现LLC子层的功能，克服 目前用微控制器来实现链路控制所存在的功耗大，集成度不高等缺陷。本发明的仿真结果如图2、3所示。图2是LLC1的仿真波形，图3是LLC3的仿真 波形。图2为LLC1的仿真波形。波形中的m_lpdu_c[7:0]为MAC子层的PDU控制域， macjnd是MAC子层传来的指示原语，unitdata_ind是传给应用层的UI类型命令指示原 语，unitdatajeq是应用层传给LLC层的UI类型命令请求原语，llc_state [3 0]是LLC子 层的状态机，mac_req是LLC子层传给MAC子层的数据服务原语，l_lpdu_c [7 0]是LLC子层的控制域。根据类型1操作命令控制域的比特分配，设置MAC子层PDU的控制域为8，h03，设 置相关信号，当macjnd = 1时，状态机由状态0转为状态1，并输出unitdatajnd = 1，通 知应用层，收到UI命令，最后回状态0 ；当unitdata_req = 1时，状态机由状态0依次转至 状态8，状态9，并输出mac_req = 1，即向MAC子层传递一个包含UI命令PDU的MAC. req原语。图3为LLC3的仿真波形。波形中rply_Updt_req为应用层传给LLC子层的待传数 据更新原语，app_updt_end为应用层传给LLC子层的数据更新结束信号，rply_updtSt_ind 为LLC子层传给应用层数据更新状态原语，lsdu_updt_f为数据更新标志信号，l_lpdu_f为 LLC子层的LPDU存在标志，reply_ind为LLC传给应用层的数据交换原语，ack_ind为LLC 传给应用层的数据传送原语。l_lpdu_c[7:0]为LLC子层的LPDU控制域，l_lpdu_st[7:0] 为LLC子层的LPDU状态域。根据类型3操作命令控制域的比特分配，设置MAC子层PDU的控制域为8，h77，设 置相关信号，当macjnd = 1时，状态机由状态0转为状态2，由于LPDU不可得，即服务数据 单元的更新标志lsdu_updt_f = 0，状态机再依次转至状态4，状态5，状态6，状态7，状态 0，并在状态4时输出r印ly_ind= 1，通知应用层更新数据。当更新数据信号rply_updt_ req = 1时，应用层更新数据，状态机由状态0转至状态a。当收到更新结束信号app_updt_ end = 1时，状态机由状态a依次转至状态b，状态0，并在状态b时输出rply_updtSt_ind =1，通知应用层数据更新成功。当macjnd = 1时，状态机由状态0转为状态2，由于LPDU 可得，即1 sdu_updt_f = 1，状态机再依次转至状态3，状态5，状态6，状态7，状态0，并在状 态3时输出ackjnd = 1。当macjnd = 1时，状态机由状态0转为状态2，由于设置的中 间输出信号l_lpdu_f = 1，状态机再依次转至状态5，状态6，状态7，状态0。输出的响应 PDU的控制域l_lpdu_c[7:0]和状态域l_lpdu_st[7:0]的结果符合协议要求。
权利要求
一种基于国标ETC系统车载单元LLC子层的逻辑链路控制方法，在上行链路中，所述车载单元的逻辑链路控制状态机包含LLC1和LLC3两种类型，其特征在于对于LLC1类型，LLC子层收到自MAC子层的MAC.indication接口原语，通知LLC子层收到了UI命令，请求LLC子层向应用层传送数据，应用层接收一个包含LSDU的DL_UNITDATA.indcation原语，LLC子层收到自应用层的DL_UNITDATA.request接口原语，通知LLC子层从应用层传来UI命令发送请求，请求LLC向MAC子层传递数据；对于LLC3类型，LLC子层收到自MAC子层的MAC.indication接口原语，通知LLC子层接收到一个ACn命令并发送对应的ACn响应，指示LLC子层向应用层传递ACK或REPLY类型数据，应用层接收一个包含LPDU的DL_DATA_ACK.indication原语，LLC子层收到自应用层的DL_REPLY_UPDATE.request接口原语，通知LLC子层更新内部应答数据，指示LLC子层向应用层传递更新成功还是失败的信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于国标ETC系统车载单元LLC子层的逻辑链路控制 方法，其特征在于所述请求LLC向MAC子层传递数据是一个包含UI命令PDU的MAC. req原 语。
3.根据权利要求2所述的一种基于国标ETC系统车载单元LLC子层的逻辑链路控制方 法，其特征在于所述逻辑链路控制状态机的LLC1类型链路控制包含四种状态空闲状态0、 LLC1类型命令接收状态1、LLC1类型命令发送状态8、LLC1类型命令发送结束状态9，LLC层 收到所述接口原语，状态机状态由空闲0转为命令接收状态1，然后返回空闲状态0，当从应 用层传来UI命令发送请求，状态机状态由空闲态转为LLC1命令发送状态8，然后转至LLC1 命令发送结束状态9，再转回空闲状态0。
4.根据权利要求2所述的一种基于国标ETC系统车载单元LLC子层的逻辑链路控制方 法，其特征在于所述逻辑链路控制状态机的LLC3类型链路包含九种状态空闲状态0、LLC3 类型命令的接收状态2、ACK类型命令指示状态3、REPLY类型命令指示状态4、LLC3类型命 令接收结束状态5、LLC3响应发送状态6、LLC3响应发送结束状态7、LLC3模块更新其内部 应答数据状态a和数据更新结束状态b ；1)当LLC子层收到了非重复的ACn命令，状态机由状态空闲0转为LLC3类型命令的接 收状态2，如果当前收到的所述LPDU有效、非空且LPDU控制域的第四比特P为0，状态机由 LLC3类型命令的接收状态2转至ACK类型命令指示状态3，再依次转至LLC3类型命令接收 结束状态5、LLC3响应发送状态6、LLC3响应发送结束状态7和空闲状态0 ；如果当前收到 的所述LPDU有效，非空且所述P为1，所请求的应答不可得，则状态机由LLC3类型命令的接 收状态2依次转至REPLY类型命令指示状态4、LLC3类型命令接收结束状态5、LLC3响应发 送状态6、LLC3响应发送结束状态7和空闲状态0 ；2)当LLC层收到应用层的更新数据信号，状态机由空闲状态0转为更新应答数据状态 a，在收到应用层的更新数据结束信号后，转至数据更新结束状态b，最后回到空闲状态0 ；3)当LLC层数据更新好，且接收到的LSDU非空，且P为1，状态机由空闲状态按命令的 接收、ACK类型命令指示、命令接收结束、响应发送、响应发送结束和空闲状态的顺序进行转 换；4)当LLC层所请求的应答LSDU可得，并且是上述过程3)之后的重复命令，状态机由空 闲状态0按命令接收状态2、命令接收结束状态5，响应发送状态6、响应发送结束状态7和空闲状态0的顺序依次进行转换；对于重发的ACn命令，不管命令PDU的控制域的第四比特 P为何值，状态都不会转至ACK类型命令指示。
全文摘要
本发明涉及一种基于国标ETC系统车载单元LLC子层的链路控制方法。在上行链路中，所述车载单元的逻辑链路控制状态机包含LLC1和LLC3两种类型，其中对于LLC1类型，LLC子层收到自MAC子层的接口原语，通知LLC子层，请求LLC子层向应用层传送数据，LLC子层收到自应用层的接口原语，通知LLC子层从应用层传来命令发送请求，请求LLC向MAC子层传递数据；对于LLC3类型，LLC子层收到自MAC子层的接口原语，通知LLC子层并发送对应的ACn响应，指示LLC子层向应用层传递接口原语，应用层接收一个接口原语，LLC子层收到自应用层的一个接口原语，通知LLC子层更新内部应答数据，指示LLC子层向应用层传递更新成功还是失败的信息。本发明方法产生的有益技术效果是电路的集成度高，电路功耗低，信息更加安全。
文档编号H04L29/08GK101848233SQ20101014443
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月12日 优先权日2010年4月12日
发明者张威, 景为平, 李跃辉 申请人:南通大学