[發(fā)明專利]一種基于時(shí)間觸發(fā)總線的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)搭建方法

在審

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• 申請日: 2015-03-02
• 公開（公告）號: CN104660477A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張博;詹志娟;任齊鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: H04L12/44
• 分類號: H04L12/44
• 代理公司: 上海和躍知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31239
• 代理人: 楊慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式綜合模塊化航空電子系統(tǒng)中基于時(shí)間觸發(fā)總線的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的搭建方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有飛機(jī)平臺上，航電系統(tǒng)可能包括多種總線，處理機(jī)需要針對不同總線提供接口，設(shè)計(jì)繁瑣；429總線、1553總線、AFDX(全雙工以太網(wǎng)總線)、FC(光纖)總線，都是非時(shí)間關(guān)鍵性的總線，數(shù)據(jù)傳輸過程中可能會產(chǎn)生阻塞，在對實(shí)時(shí)性要求非常高的系統(tǒng)中具有較高的風(fēng)險(xiǎn)。

以太網(wǎng)作為一種最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于辦公、網(wǎng)絡(luò)以及生產(chǎn)設(shè)施等場所。時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)(Time?Triggered?Ethernet：TTE)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)增強(qiáng)擴(kuò)展了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的應(yīng)用，從而滿足先進(jìn)綜合系統(tǒng)可靠、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男滦枨蟆?/p>

TTE網(wǎng)絡(luò)使得混合關(guān)鍵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和聚系統(tǒng)(system-of-system)的綜合更加便利。在航空領(lǐng)域，TTE可以用于高速有效的控制、智能傳感器和驅(qū)動器網(wǎng)絡(luò)，確定性航空電子系統(tǒng)和飛行器主網(wǎng)絡(luò)、聲音/視頻傳輸，反射內(nèi)存，以及模塊化控制和綜合模塊化系統(tǒng)，例如IMA(綜合模塊化航空電子設(shè)備)或DIMA(分布式綜合模塊化航空電子設(shè)備)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種基于時(shí)間觸發(fā)總線的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)搭建方法，優(yōu)化分布式綜合模塊化航電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率；提高總線帶寬利用率；實(shí)現(xiàn)不同終端間的時(shí)間同步。

本發(fā)明的發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于時(shí)間觸發(fā)總線的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)搭建方法，包含以下步驟：

步驟1)、將若干TTE網(wǎng)絡(luò)終端分別與TTE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，配置計(jì)算機(jī)與TTE網(wǎng)絡(luò)終端和TTE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接；

步驟2)、編寫網(wǎng)絡(luò)描述文件，包含同步方法、TTE網(wǎng)絡(luò)終端和TTE網(wǎng)絡(luò)的屬性、物理連接方式、信息流相關(guān)參數(shù)；

步驟3)、在配置計(jì)算機(jī)上將網(wǎng)絡(luò)描述文件轉(zhuǎn)換成可以加載至TTE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和TTE網(wǎng)絡(luò)終端的鏡像文件；

步驟4)、配置計(jì)算機(jī)將鏡像文件加載至TTE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和TTE網(wǎng)絡(luò)終端上，配置完成，TTE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和TTE網(wǎng)絡(luò)終端之間運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流交換；

步驟5)、TTE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)將TTE網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和TTE網(wǎng)絡(luò)終端之間運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流映射到配置計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。

依據(jù)上述特征，所述TTE網(wǎng)絡(luò)終端和TTE網(wǎng)絡(luò)的屬性包含在同步網(wǎng)絡(luò)中的角色，端口名稱，對應(yīng)消息流接收緩存大小。

依據(jù)上述特征，所述信息流相關(guān)參數(shù)包含信息名稱及類型，信息流ID，地址及端口號，信息流大小，信息流周期，信息流的約束條件；其中消息流的類型有時(shí)間關(guān)鍵性流、最大努力流、全雙工以太網(wǎng)流，全雙工以太網(wǎng)流的優(yōu)先級高于最大努力流，時(shí)間關(guān)鍵性流與最大努力流、全雙工以太網(wǎng)流分時(shí)占用物理鏈路。

依據(jù)上述特征，所述信息流的約束條件為：

采用循環(huán)調(diào)度的通用結(jié)構(gòu)，通過調(diào)度的決策時(shí)刻將時(shí)間軸劃分為區(qū)間，分區(qū)間遵循以下約束條件：

約束1：幀長f比每個任務(wù)Ti的執(zhí)行時(shí)間ei都不??；

約束2：超周期H能夠被幀長f整除，而且至少存在一種任務(wù)Ti的周期pi，能夠被幀長f整除；

約束3：2倍幀長f比每個任務(wù)Ti的最壞情況下延遲時(shí)間都小。

依據(jù)上述特征，所述信息流周期通過離線生成表實(shí)現(xiàn)，所述離線生成表將所有的通信任務(wù)按照不同的任務(wù)加載順序計(jì)算出所有可能的周期調(diào)度時(shí)刻表，并按照公共空閑區(qū)間法對時(shí)刻表進(jìn)行評估，選出最優(yōu)的一組表格作為最終的周期調(diào)度時(shí)刻表；所述公共空閑區(qū)間法是將所有TTE網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)送的公共空閑區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將公共空閑區(qū)間的數(shù)目作為評價(jià)結(jié)果。

依據(jù)上述特征，所述同步方法為：同步主向相連的同步壓縮主發(fā)送時(shí)鐘同步控制幀PCF；同步壓縮主采集所有同步主發(fā)送到達(dá)的時(shí)鐘同步控制幀PCF，并使用CF收到的時(shí)鐘同步控制幀PCF進(jìn)行相應(yīng)的延遲，調(diào)整本地時(shí)鐘，并以同一個時(shí)刻發(fā)送回與之相連的同步主和同步客戶端；同步主根據(jù)返回的時(shí)鐘同步控制幀PCF自發(fā)地調(diào)整本地時(shí)鐘CSM；其中所述同步主為在網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)任提供PCF幀的節(jié)點(diǎn)，所述同步壓縮主為在網(wǎng)絡(luò)中對時(shí)鐘同步控制幀PCF進(jìn)行計(jì)算的節(jié)點(diǎn)，所述同步客戶端為不負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘同步控制幀PCF的節(jié)點(diǎn)。

依據(jù)上述特征，所述步驟1)中TTE網(wǎng)絡(luò)終端和TTE交換機(jī)通過以太網(wǎng)總線或者光纖總線連接，用于終端間的數(shù)據(jù)通信；

配置計(jì)算機(jī)通過串口總線和TTE網(wǎng)絡(luò)終端連接，用于對TTE網(wǎng)絡(luò)終端上駐留的軟件進(jìn)行調(diào)試；配置計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)線和TTE網(wǎng)絡(luò)終端連接，用于向終端設(shè)備加載鏡像文件；