[發(fā)明專利]一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信調(diào)度方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810236598.9
• 申請日: 2008-12-31
• 公開（公告）號: CN101771598A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅春;陳長勝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司第六三一研究所
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信調(diào)度方法。

背景技術(shù)

由于以太網(wǎng)技術(shù)具有低成本、通用性等特點(diǎn)，目前已逐步應(yīng)用到一些實(shí)時(shí) 控制領(lǐng)域，以取代原有的專用網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域的數(shù)據(jù)通信量一般不大，大部分都是控制命令和參數(shù)，但其 更強(qiáng)調(diào)通信延遲的確定性和傳輸可靠性。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路采用盡可能多的傳輸 機(jī)制，保證了通信帶寬的最大利用率，但網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)應(yīng)用共享一條物理 鏈路時(shí)，由于應(yīng)用之間沒有通信帶寬隔離機(jī)制，通信任務(wù)之間會相互影響，可 能由于某個(gè)應(yīng)用大量地發(fā)送數(shù)據(jù)，其它的應(yīng)用不能或不及時(shí)地發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致 應(yīng)用任務(wù)通信的延遲不確定和鏈路通信不可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為提供一種帶寬分配策略，將一條物理鏈路劃成多條邏輯上 的數(shù)據(jù)通路即虛鏈路，從而保證通信延遲確定性和可靠性的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信調(diào) 度方法，其解決了現(xiàn)有以太網(wǎng)應(yīng)用在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域中導(dǎo)致通信延遲的不確定和 鏈路通信不可靠的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：

一種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信調(diào)度方法，其特殊之處是，包含以下步驟：

1]雙端口存儲器區(qū)域劃分：根據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)虛鏈路的個(gè)數(shù)n，將雙端口 存儲器劃分為n個(gè)存儲區(qū)域，使每個(gè)虛鏈路使用一個(gè)存儲區(qū)域，在邏輯上構(gòu)成 環(huán)形緩沖區(qū)；

2]虛鏈路隊(duì)列控制：每個(gè)虛鏈路建立隊(duì)列控制指針，包括輸入指針inptr 和輸出指針outptr，用于實(shí)現(xiàn)虛鏈路的隊(duì)列管理；

3]流量規(guī)整：每個(gè)虛鏈路使用一個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)流量規(guī)整，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)， 停止計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生發(fā)送令牌信號，通知調(diào)度控制處理；

4]通信調(diào)度：從多個(gè)虛鏈路選取具備發(fā)送條件的消息，通過物理鏈路發(fā)送。

上述步驟1]中，每個(gè)消息幀中第一個(gè)字存放消息內(nèi)容長度，后面緊跟消息 內(nèi)容；發(fā)送主機(jī)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)幀放入虛鏈路的環(huán)形緩沖區(qū)，通信調(diào)度控制器負(fù)責(zé) 從環(huán)形緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)幀組織發(fā)送；

所述步驟2]中，主機(jī)管理輸入指針，調(diào)度控制器管理輸出指針。

上述步驟2]中，當(dāng)(inptr+1)％QueueLen＝outptr，表示隊(duì)列滿；當(dāng)inptr ＝outptr，表示隊(duì)列為空；系統(tǒng)初始化時(shí)，將inptr和outptr設(shè)置為0；

所述步驟3]中，在系統(tǒng)初始化時(shí)，主機(jī)根據(jù)通信消息傳輸周期的要求，設(shè) 置虛鏈路計(jì)數(shù)器值，并使能計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器按周期產(chǎn)生發(fā)送允許信號；

所述步驟4]中，通信調(diào)度循環(huán)查詢每個(gè)虛鏈路消息是否具備發(fā)送條件，每 個(gè)時(shí)鐘周期查詢一個(gè)虛鏈路；如果該虛鏈路消息不具備發(fā)送條件，則查詢下一 個(gè)虛鏈路；如果該虛鏈路消息具備發(fā)送條件，則根據(jù)虛鏈路ID以及其消息隊(duì)列 的輸出指針OutPtr，計(jì)算消息幀地址，根據(jù)消息地址讀取消息長度，然后讀取 消息內(nèi)容，組織成標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀提交MAC接口發(fā)送；同時(shí)調(diào)整虛鏈路對 應(yīng)消息隊(duì)列的輸出指針OutPtr，并復(fù)位對應(yīng)的計(jì)數(shù)器，使計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。

上述步驟2]中，主機(jī)端寫入數(shù)據(jù)幀的流程為：

a.讀取虛鏈路的隊(duì)頭和隊(duì)尾指針的值，即讀取InPtr和OutPtr；

b.判斷隊(duì)列是否滿？如果隊(duì)列滿，則退出；否則，繼續(xù)進(jìn)入下一步；

c.根據(jù)InPtr和虛鏈路ID計(jì)算數(shù)據(jù)幀地址；

d.將數(shù)據(jù)幀寫入到虛鏈路隊(duì)列中；

e.將InPtr加1寫入到存儲器對應(yīng)的寄存器中。

f.退出；

調(diào)度控制器讀取數(shù)據(jù)的流程為：

a.讀取虛鏈路的隊(duì)頭和隊(duì)尾指針的值，即讀取InPtr和OutPtr；

b.比較虛鏈路隊(duì)頭、隊(duì)尾指針是否為空；為空則退出；否則，繼續(xù)進(jìn)入下 一步；

c.根據(jù)OutPtr和虛鏈路ID計(jì)算數(shù)據(jù)幀地址；

d.從虛鏈路中讀取數(shù)據(jù)幀；

e.將OutPtr加1寫入到存儲器對應(yīng)的寄存器中。

f.退出；

上述步驟4]中，在虛鏈路較多時(shí)進(jìn)行分組，實(shí)現(xiàn)兩級調(diào)度加快調(diào)度效率； 先將虛鏈路分成等分組，先進(jìn)行組內(nèi)調(diào)度，每個(gè)組內(nèi)輪詢選取組內(nèi)需要發(fā)送的 虛鏈路，然后進(jìn)行組間調(diào)度，選取最終需要發(fā)送的虛鏈路，根據(jù)虛鏈路消息內(nèi) 容長度，讀取消息內(nèi)容，通過物理鏈路進(jìn)行發(fā)送。

上述虛鏈路數(shù)目的范圍為64到256。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：