[發(fā)明專利]一種嵌入式系統(tǒng)中高可靠多機(jī)通信架構(gòu)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410334336.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104092689A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈浪;唐經(jīng)天;魏源遠(yuǎn);王詩(shī)利;張波;姚天問(wèn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川航天系統(tǒng)工程研究所
• 主分類號(hào): H04L29/06
• 分類號(hào): H04L29/06
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 伍孝慈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種嵌入式系統(tǒng)中高可靠多機(jī)通信架構(gòu)方法。

背景技術(shù)

目前在復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)中系統(tǒng)通信無(wú)統(tǒng)一架構(gòu)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)大多將單機(jī)與單機(jī)直接相連來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，隨著單機(jī)的增多和通信數(shù)據(jù)格式的多樣化，這種架構(gòu)已不能滿足嵌入式應(yīng)用高可靠和高實(shí)時(shí)性的需求。本文提出一種嵌入式系統(tǒng)中高可靠的多機(jī)通信架構(gòu)，該架構(gòu)能夠很好地處理多個(gè)單機(jī)間的復(fù)雜協(xié)議通信問(wèn)題。在傳統(tǒng)多機(jī)通信在系統(tǒng)通信復(fù)雜時(shí)存在以下問(wèn)題：(a)通信物理線路復(fù)雜，在通信的單機(jī)間都需要一條物理線路；(b)單機(jī)間接口較多導(dǎo)致通信協(xié)議復(fù)雜；(c)新增單機(jī)時(shí)需要修改較多硬件和通信協(xié)議，可擴(kuò)展性不好；(d)數(shù)據(jù)處理復(fù)雜實(shí)時(shí)性不高；(e)錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制不健全可靠性不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種解決了上述問(wèn)題的嵌入式系統(tǒng)中高可靠多機(jī)通信架構(gòu)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種嵌入式系統(tǒng)中高可靠多機(jī)通信架構(gòu)方法，

a.將通信分層設(shè)計(jì)，所述通信層分為三層，從下層到上層依次為硬件層、通信層和協(xié)議層，每一層向上一層提供服務(wù)，并利用下一層的服務(wù)；

硬件層進(jìn)行底層硬件處理工作，負(fù)責(zé)處理相應(yīng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換，硬件信號(hào)錯(cuò)誤檢測(cè)；

通信層采用多接口嵌入式處理器計(jì)算通信數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)通信口的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)將底層物理接口進(jìn)行封裝成統(tǒng)一軟件接口，處理數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，并為協(xié)議層提供數(shù)據(jù)；

協(xié)議層負(fù)責(zé)將通信數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的格式進(jìn)行封裝和解析；

b.緩沖機(jī)制設(shè)計(jì)，在通信層的各通信口都應(yīng)當(dāng)設(shè)置緩沖區(qū)，在數(shù)據(jù)未被處理之前都存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，待處理器有時(shí)間時(shí)再來(lái)處理該數(shù)據(jù)；

c.錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制設(shè)計(jì)，錯(cuò)誤檢測(cè)分硬件和軟件兩級(jí)進(jìn)行；

d.虛擬通道與狀態(tài)設(shè)計(jì)，在多接口嵌入式處理器設(shè)置虛擬通道進(jìn)行工作模式轉(zhuǎn)換，工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由相應(yīng)通信口的輸入數(shù)據(jù)來(lái)完成，只有在收到相應(yīng)輸入時(shí)才從某個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)，否則一直保持當(dāng)前工作狀態(tài)；

作為優(yōu)選，步驟b中，所述緩沖區(qū)的實(shí)現(xiàn)方式可采用由硬件或者軟件實(shí)現(xiàn)，或者硬件與軟件緩沖相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

作為優(yōu)選，步驟c中，硬件對(duì)錯(cuò)誤檢測(cè)，采用信號(hào)校驗(yàn)位的方式來(lái)消除字節(jié)級(jí)的傳輸錯(cuò)誤，系統(tǒng)中的通信口還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行物理隔離；軟件對(duì)錯(cuò)誤的檢測(cè)，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度和軟件校驗(yàn)判斷。

作為優(yōu)選，步驟c中，還包含對(duì)通信的超時(shí)判斷檢測(cè)，防止系統(tǒng)進(jìn)入無(wú)限等待狀態(tài)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明給出了在通信復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)中多機(jī)通信的架構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)該架構(gòu)可大大降低系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)的復(fù)雜度同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性，此外還具有較高的可擴(kuò)展性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明多機(jī)通信協(xié)議分層；

圖2為本發(fā)明物理構(gòu)架；

圖3為工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換方式。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例：一種嵌入式系統(tǒng)中高可靠多機(jī)通信架構(gòu)方法，

a.通信分層設(shè)計(jì)，通信分層結(jié)構(gòu)是采取層次化的組織方法，每一層向上一層提供服務(wù)，并利用下一層的服務(wù)。本發(fā)明中將通信分為三層：硬件層、通信層和協(xié)議層，其通信協(xié)議分層如圖1所示，上層利用下層接口提供的服務(wù)來(lái)完成本層的工作，硬件層與底層硬件相關(guān)，負(fù)責(zé)處理相應(yīng)電信號(hào)轉(zhuǎn)換，硬件信號(hào)錯(cuò)誤檢測(cè)等。通信層負(fù)責(zé)將底層物理接口進(jìn)行封裝成統(tǒng)一軟件接口，處理數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，并為協(xié)議層提供數(shù)據(jù)。協(xié)議層負(fù)責(zé)將通信數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的格式進(jìn)行封裝和解析。在設(shè)計(jì)新通信系統(tǒng)時(shí)只需在已有系統(tǒng)上對(duì)硬件層進(jìn)行抽象并擴(kuò)展到相應(yīng)的通信層即可，如果有新的通信協(xié)議時(shí)只需要擴(kuò)展新的協(xié)議層實(shí)現(xiàn)即可完成，分層設(shè)計(jì)的思想可大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，還能夠利用已有的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。

b.緩沖機(jī)制設(shè)計(jì)。為了能夠同時(shí)處理多個(gè)單機(jī)的通信口數(shù)據(jù)，各個(gè)通信口都應(yīng)當(dāng)設(shè)置緩沖區(qū)，在數(shù)據(jù)未被處理之前都存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中，待處理器有時(shí)間時(shí)再來(lái)處理該數(shù)據(jù)，緩沖區(qū)可以由硬件或者軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)際使用中可以使用硬件與軟件緩沖結(jié)合的方式使用，及時(shí)將硬件緩沖區(qū)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到軟件緩沖區(qū)中，然后在軟件緩沖區(qū)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。