一种基于时间的通信调度方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于时间的通信调度方法，包括1)给每个发送虚链路配置参数，参数包括控制参数和时间参数；2)给将所有发送虚链路按照各自的时间参数依次排列；3)虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧；4)调度器在一个群周期内，按照发送虚链路的时间参数逐个访问虚链路，根据各虚链路配置的时间参数发送保存在发送缓冲区的帧数据。本发明提供了一个时间触发的调度机制，支持时间触发通信，相比于事件触发机制的普通以太网通信具有实时性强的优点。
【专利说明】一种基于时间的通信调度方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现有的机载总线、网络技术在传输带宽、确定性、实时性等特性方面存在技术缺陷，不能满足安全关键领域如飞行控制系统等的通信需求。因此，目前飞机出现了多种机载通信网络技术的融合:1553B总线、ARINC429、FC网络、CAN总线、AFDX网络等各种网络技术集中于同一架作战飞机中，为作战飞机的升级、调试、换代等维护方面增加了不少困难。
[0003]因此，需要提出一种方法，解决普通以太网上传输时间触发通信满足安全关键领域的应用要求。
[0004]在高安全通信中，需要保证通信的实时性。事件触发机制的普通以太网通信由于随机性导致通信延迟、抖动较大，无法满足安全关键领域的应用要求。
【发明内容】
[0005]为了提高网络的实时性，本发明提供一种基于时间的通信调度方法。
[0006]本发明的技术解决方案如下:
[0007]—种基于时间的 通信调度方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0008]I】配置参数:
[0009]给每个发送虚链路配置参数,所述参数包括控制参数和时间参数；
[0010]所述控制参数包括表示发送虚链路是否有效的参数、发送虚链路的最大帧长、发送虚链路的ID号；
[0011]所述时间参数包括发送虚链路所在的整合周期、发送时刻，多个所述发送时刻组成一个整合周期，多个所述整合周期组成一个群周期；
[0012]2】发送虚链路排序:
[0013]将所有发送虚链路按照各自的整合周期及发送时刻依次排列，以便于调度器依次发送消息；
[0014]3】发送虚链路缓冲发送帧:
[0015]虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧；所述发送缓冲区的内容包括数据有效标志、上层标志、下层标志、帧长度、帧数据；
[0016]4】调度器调度:
[0017]调度器在一个群周期内，按照发送虚链路的时间参数逐个访问发送虚链路，根据各发送虚链路配置的时间参数发送保存在发送缓冲区的帧数据。
[0018]当调度器的本地时间的整合周期和发送时刻都为零时，调度器从第一个发送虚链路开始调度；
[0019]当调度器的本地时间与该虚链路的时间参数匹配时，调度器读取该发送虚链路的发送缓冲区；[0020]如果发送缓冲区的数据缓冲区的数据有效；则发送该缓冲区的帧数据，否则跳到下一个发送虚链路。
[0021]上述步骤I中控制参数还包括发送余度选择；所述步骤4】中发送保存在发送缓冲区的帧数据是采用余度控制的方式:调度器通过一个或两个端口同时将发送缓冲区的帧数据发送。
[0022]上述步骤3】中对发送缓冲区的访问采用如下策略:
[0023]3.1】上层发送时，首先置发送缓冲区的上层标志位为占用，然后填写数据单元，再设置上层标志为未占用，并置数据有效，在此过程中，下层不允许访问；
[0024]3.2】当到达该发送虚链路发送的发送时刻，调度器读发送缓冲区的数据有效标志，当数据标志为有效时，置下层标志为占用，读出缓冲的数据，最后置数据有效标志为无效，并置下层标志为未占用。
[0025]本发明与现有技术相比，优点是:
[0026]本发明的基于时间的通信调度方法，提供了一个时间触发的调度机制，支持时间触发通信，相比于事件触发机制的普通以太网通信具有实时性强的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是发送调度过程；
[0028]图2是发送缓冲区的定 义。
【具体实施方式】
[0029]一种基于时间的通信调度方法，所采用的整体结构如图1所示。包括4个部分:通信配置、发送缓冲区、调度器和余度控制。
[0030]发送通信配置单元用于保存每个发送虚链路(VL)的配置参数，发送缓冲区用于保存待发送的数据帧，调度器执行128个VL的通信调度功能，余度控制用于双余度网络的发送控制。
[0031]本发明的调度方法包括以下步骤:
[0032]I】配置参数
[0033]给每个发送虚链路配置参数,所述参数包括控制参数和时间参数,所述控制参数包括表示发送虚链路是否有效的参数、发送虚链路的最大帧长、发送余度选择、发送虚链路的ID号；
[0034]所述时间参数包括发送虚链路所在的整合周期、发送的时刻；多个整合周期组成一个群周期，多个发送时刻组成一个整合周期。
[0035]2】发送虚链路排序
[0036]将所有发送虚链路按照各自的整合周期及发送时刻依次排列，以便于调度器依次发送消息。
[0037]发送通信配置单元用于保存每个发送VL的配置参数，每个VL包含2个32位的寄存器:发送控制寄存器TCR和发送时间寄存器TTR。采用DPRAM实现，容量lkB。TCR用于描述VL发送的控制参数,包括:
[0038]EN:VL有效。值为I时表示该发送VL有效；[0039]Lmax:最大帧长，取值范围64~1518，单位字节；
[0040]TRC:发送余度选择，高位控制MAC2，低位控制MAC1，0表示禁止发送，I表示允许发送；
[0041]VL_ID:该 VL 的 ID 号。
[0042]TTR用于描述VL发送的时刻，即在Cluster Cycle内的Integration Cycle和Clock。参数包括:
[0043]LINTEG:local_integration_cycle,发送所在的整合周期；(如何理解发送)
[0044]LCLK:local_clock,发送的时刻，单位8ns,最大可表不134ms。
[0045]3】虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧，由于采用时间触发的通信机制，因此不需要大的缓冲区，每个VL能够保存一帧，并通过标志保护数据一致性，设计为1600B，共计200kB。内容包括:
[0046]DVLD:数据有效标志，为I时有效，O时无效；
[0047]UF:上层(协议栈软件)标志，为0x5555_5555时表不上层占用，O时上层未占用；
[0048]LF:下层(发送调度器)标志，为OxAAAA_AAAA时表不下层占用，O时下层未占用；
[0049]FLEN:帧长度，单位为字节；
[0050]FDATA:帧数据。
[0051]4】 发送调度器仅在同步稳定状态下(SM_STABLE或者SC_STABLE)，也就是说，调度时，各个节点间要求时间同步，按照时间次序逐个调度发送。每当本地时间的local_integration_cycle和local_clock都为O时,从第一个VL开始调度。当本地时间与该VL的时间参数匹配时，读该VL的发送缓冲单元，如果DVLD有效则进行发送操作，否则跳到下一个 VL。
[0052]发送缓冲区访问的策略是:上层发送时，首先置上层标志UF为0x55，然后填写数据单元，再清UF标志为0，并置数据有效DVLD为I。在此过程中，下层不允许访问。当到达该VL发送的时间点，调度器读DVLD，有效时置下层标志LF为Oxaa，然后读出缓冲的数据，最后清除DVLD和LF为O。
[0053]为了保证发送的可靠性，余度控制单元根据配置，将消息通过端口 A、端口 B或者两个端口同时进行发送。
【权利要求】
1.一种基于时间的通信调度方法，其特征在于:包括以下步骤: 1】配置参数: 给每个发送虚链路配置参数，所述参数包括控制参数和时间参数； 所述控制参数包括表示发送虚链路是否有效的参数、发送虚链路的最大帧长、发送虚链路的ID号； 所述时间参数包括发送虚链路所在的整合周期、发送时刻，多个所述发送时刻组成一个整合周期，多个所述整合周期组成一个群周期； 2】发送虚链路排序: 将所有发送虚链路按照各自的整合周期及发送时刻依次排列，以便于调度器依次发送消息； 3】发送虚链路缓冲发送帧: 虚链路的发送缓冲区缓冲发送帧；所述发送缓冲区的内容包括数据有效标志、上层标志、下层标志、帧长度、帧数据； 4】调度器调度: 调度器在一个群周期内，按照发送虚链路的时间参数逐个访问发送虚链路，根据各发送虚链路配置的时间参数发送保存在发送缓冲区的帧数据。
2.根据权利要求1所述的基于时间的通信调度方法，其特征在于:当调度器的本地时间的整合周期和发送时刻都为零时，调度器从第一个发送虚链路开始调度； 当调度器的本地时间与该虚链路的时间参数匹配时，调度器读取该发送虚链路的发送缓冲区； 如果发送缓冲区的数据缓冲区的数据有效；则发送该缓冲区的帧数据，否则跳到下一个发送虚链路。
3.根据权利要求1或2所述的基于时间的通信调度方法，其特征在于: 所述步骤1中控制参数还包括发送余度选择；所述步骤4】中发送保存在发送缓冲区的帧数据是采用余度控制的方式:调度器通过一个或两个端口同时将发送缓冲区的帧数据发送。
4.根据权利要求3所述的基于时间的通信调度方法，其特征在于:所述步骤3】中对发送缓冲区的访问采用如下策略: .3.1】上层发送时，首先置发送缓冲区的上层标志位为占用，然后填写数据单元，再设置上层标志为未占用，并置数据有效，在此过程中，下层不允许访问； .3.2】当到达该发送虚链路发送的发送时刻，调度器读发送缓冲区的数据有效标志，当数据标志为有效时，置下层标志为占用，读出缓冲的数据，最后置数据有效标志为无效，并置下层标志为未占用。
【文档编号】H04L12/861GK103685065SQ201310737901
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】黄韬, 王红春, 陈长胜, 何向栋, 李大鹏, 田园, 刘智武, 张旭, 张立辉, 邱征 申请人:中国航空工业集团公司第六三一研究所