Fc-ae-1553数据交换模式设计、网络控制及节能方法_3

文档序号:9263257阅读:来源:国知局
时为NC4),在这些序列中包含接收NT的端口地址和子地址。发送NT在接收到命令序列的NC_CD_BURST_TOV时间内,将会发送合适大小的数据序列(NC3或NC5)给NC,NC接收到帧目的地址后,判断其不是自己的FC地址便立即直通式转发给接收NT,直到最后一次传输数据序列(NC3或NC5),并在其中通过状态抑制位(Suppress Status)的标示表示是否需要接收NT返回状态序列(NTl)。
[0067](3)多播模式包括NC-NTs模式、NT-NTs模式、多播无数据字模式命令以及多播有数据字模式命令。多播模式为NC(或NT)到多个NT通信,由于光纤耦合器一对多的通信链路传输特点,在实现多播任务时具有物理信道直接支持的优势,通过在每个接入节点间维持动态多播表的方法来实现多播服务,从而简化了 FC-AE-1553协议基于别名服务器的实现方式,继而简化了网络系统结构。
[0068]以NT-NTs模式为例,在FC-AE-1553协议的命令帧中,多播位(Multicast)置1,且目的地址(Destinat1n Address)置为“FFFFFF”的广播命令帧,在目的节点端口能通过识别该知名地址(Well-known Address)来接收该广播命令帧。如果多播位置1,则代表该该帧为多播帧,其目的地址的值为该命令帧的多播组的序号值。
[0069]链路多播服务协议的多播组建立方法如图7所示,首先NT节点在多播前需要将多播地址与本机的多播进行比较,如果该多播组存在,则将赋予多播组ID号的多播帧发送给NC,NC再转发到所有NT节点,NT节点通过判别多播组ID决定是否接收;如果该多播组不存在,NT应先向NC发出一个多播服务请求帧(CT_IU),在该帧中包含了需要进行多播的地址,然后提取出目的节点地址添加到该NC节点的多播表中,并将NC节点为其分配的多播组序号写入到请求帧的reserved字段中,然后将其下行转发该请求帧(CT_IU)到各个NT节点中,NT节点获得该帧后提取多播组地址更新本机的多播表,从而使得所有的NT节点的多播表与NC节点的多播表保持一致。最后,制定的NT节点向NC节点发送LS_ACC帧,表明多播链路建立成功。
[0070]当链路多播服务协议完成之后,NT节点接收到从NC节点发来的多播帧,在确认为多播帧后立即查找自己的多播表,如果解析到该多播命令帧的多播组标志存在于NT节点的多播表中,则接收该帧数据并交给节点协议上层处理,否则直接丢弃。
[0071]本发明还提供了一种FC-AE-1553网络控制方法。FC-AE-1553协议是一种命令/响应式协议,任意的NT需要传输信息时,都需要网络控制器NC向该NT发送一个接收/发送指令,NT将在给定的响应时间范围内发回一个状态帧并执行消息的接收/发送。总线上所有的活动都必须由NC进行控制和交换,所以NC控制的性能将直接影响总线的使用效率。对于传感器、控制器等需要周期性传输信息的设备,一般NC会在系统启动时产生一个命令时序表,根据命令时序表周期性的进行信息传送,该命令时序表的产生一般需满足总线负载均衡原则。而对于非周期消息,例如按键操作,故障报警等,但这类通信的数据通信量一般很小,而优先级一般会较高。因此,本发明提出了一种“定时查询异步处理”的方式来解决以上问题。如图8所示,定时查询异步处理的控制方法具体包括以下步骤:
[0072]SUNC在命令时序表查询完周期性消息之后,对存在非周期消息的NT下行一对多点异步查询指令;
[0073]S2、含有非周期消息的NT在确定时延之后依次将状态返回给NC ;
[0074]S3、NC根据异步消息的优先级处理任务;
[0075]如图9所示,以任意含两节点的异步消息控制为例,该方式能够根据用户的需求,在同步通讯的同时实现非周期消息的异步通信,具有非常实际的意义。
[0076]该方法还能很好的处理终端故障自检,为了节省网络开销并及时捕获故障节点,没必要使对节点的故障查询处于较高的密度之下,所以在每个大周期结束前向各个终端查询一次故障状态即可。大周期指NC在命令时序表对周期性消息和非周期性消息进行查询和处理的一个周期性过程。
[0077]S4、NC查询各个NT的故障状态并进行处理。
[0078]如图10所示,步骤S4包括以下分步骤:
[0079]S41、NC通过命令时序表向NT发送故障查询命令;
[0080]S42、判断NT响应是否超时;若超时则记异常次数+1,进入步骤S43 ;若未超时则进入步骤S44 ;
[0081]S43、判断异常次数是否等于设定值(本发明实施例中设定值为3次);若是则判定为不可修复性故障(如远程终端已被删除),NC在通信地址表中将该NT地址更新为不在线;否则返回步骤S41 ;
[0082]S44、判断故障标志是否置位;若是则判定为可修复性故障,利用终端故障处理程序解决故障;否则进入步骤S45 ;
[0083]终端故障处理程序为:重排命令时序表,并将相关消息删除,启动或报告相应的修复措施。
[0084]S45、判断所有NT是否查询完毕;若是则处理结束;否则返回步骤S41。
[0085]随着NT接入的增多,其耗电量将会大大增加,而NT的能耗大部分来自于光收发器,本发明提供了一种FC-AE-1553节能方法,针对无源星型拓扑结构提出了半睡眠和全睡眠两种节能机制,该方法的关键点就是在链路层有条件的开启和关闭光收发器,通过这种方式能进一步降低网络功耗。
[0086](I)半睡眠节能机制的工作过程为:当NT需要发送上行数据时,该NT的光发射机、光接收机以及通信和控制模块均开启。通信和控制模块可分为与接收相关的通信和控制模块以及与发送相关的通信和控制模块,用于处理FC-AE-1553协议的数据封包、发送和接收控制、存储数据读取等动作。在NT在没有上行数据交换的状态下仅保持光接收机和与接收相关的通信和控制模块开启,光发射机和与发送相关的通信和控制模块均关闭。
[0087]在NT节点的一次命令响应交换过程中,可能需要多次的上行数据的发送,为使链路能在降低能耗与减小同步延时之间取得平衡,在该半睡眠模式下,一旦交换过程需要为上行数据开启光发射机,就只在该次交换传输过程结束时才关闭光发射机,从而避免在一次命令响应过程中频繁的开关发射机而导致的同步延时。
[0088]当NT处于半睡眠模式下时,下行数据流量的时延不会受到任何影响,但是上行数据流量会由于网络终端通信功能模块的开启及同步而产生额外的数据时延,整体时延的大小取决于上行数据交换的频度。
[0089](2)如图11所示,全睡眠节能机制的工作过程为:
[0090]当NT收到定时睡眠指令后判断当前有无上行数据流量;若无,则同意进入全睡眠模式的定时睡眠状态,仅保持睡眠结束检测模块开启,光发射机、光接收机以及通信和控制模块均关闭。睡眠结束检测模块包括一个本地计时器时钟,用于在指定的激活时刻到来之前唤醒光发射机、光接收机以及通信和控制模块,使NT在指定的上行首帧开始时刻之前完成对NC的同步。若有,则拒绝进入全睡眠模式的定时睡眠状态,直到上行数据传输任务结束。
[0091]当NT收到彻底睡眠指令后同样需判断是否有上行数据流量;若无,
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