一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法技术

技术编号:19634339 阅读:25 留言:0更新日期:2018-12-01 15:11
一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法,其特征在于:CPS主节点根据CPS从节点的全局方法与功能处理方法配置信息,将CPS从节点的方法代码加载到CPS主节点内存中,并为CPS从节点的方法建立映射表,之后通过所建立的映射表进行CPS从节点功能方法的调用。本发明专利技术的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法,提供了一种CPS节点功能处理方法的标准化加载与使用方法,可以提高CPS节点的异构接入能力与接入规范性,有利于CPS系统的标准化升级维护。

A Loading and Calling Method of CPS Node Function Processing Method

A loading and calling method of CPS node function processing method is characterized in that the CPS master node loads the method code of CPS slave node into the memory of CPS master node according to the global method and function processing method of CPS slave node configuration information, and establishes a mapping table for the method of CPS slave node, and then through the mapping established. The table makes calls to CPS slave node function methods. The loading and calling method of the CPS node function processing method of the present invention provides a standardized loading and using method of the CPS node function processing method, which can improve the heterogeneous access capability and access standardization of the CPS node, and is beneficial to the standardized upgrade and maintenance of the CPS system.

【技术实现步骤摘要】
一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法
本专利技术涉及一种信息物理系统(CPS)的功能处理代码组织方法,尤其涉及一种CPS节点间功能处理方法的动态加载与调用方法。
技术介绍
信息物理系统(Cyber-PhysicalSystems,以下简称为CPS)是通过计算、通信与控制技术的有机结合,将信息处理与物理感知执行深度融合,实现计算资源与物理资源协调工作的新一代智能系统。CPS通过一系列计算单元和物理对象在网络环境下的高度集成与交互,来提高系统在信息处理、实时通信、远程精准控制以及组件自动协调等方面的能力,是时空多维异构的混杂自治系统,具有实时、安全、可靠、高性能等特点。CPS通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术,构建了物理空间与信息空间中多种要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统,实现系统内资源配置和运行的按需响应、快速迭代、动态优化。CPS强调计算和物理的紧密结合,同时也强调网络化,核心仍然是信息处理。数据感知则是CPS实现实时分析、科学决策的基础,是CPS数据闭环流动的起点。通过指令控制执行单元作用于物理世界,使其按照期望状态进行演化,则是CPS的一个重要目的。为了适应传感器泛在接入、多源感知融合的需求,CPS对于异构信息应当具有很好的适应能力,同时允许系统中部分部件动态的退出和接入。目前CPS感知数据的一个主要途径是依靠无线传感器网络进行数据采集。然而,在大量的工业生产现场、嵌入式控制等领域,由于受到噪声、信号衰减、报文冲突等因素的制约,无线传感器网络在实时性、精准性、可靠性等方面难以满足应用要求。传统的基于总线网络连接的嵌入式分布式处理系统,由于在总线速率、容错能力、节点同步、异构扩展等方面缺乏足够的支持,也难以满足CPS在异构接入、动态连接、可靠性、实时性等方面的发展需求。同时,各种无线网络及高速总线,大多缺乏设备间的中断支持,难以给CPS应用中设备间事件的快速实时响应提供良好支持。动态可重构高速串行总线(UM-BUS)是针对系统小型化与嵌入式一体化设计提出的一种能够将冗余容错与高速通信有机统一,具备远程扩展能力的高速串行总线。如图1所示,它采用基于M-LVDS(MultipointLowVoltageDifferentialSignaling,多点低压差分信号)技术的总线型拓扑结构,支持多节点直接互连,最多可使用32条通道并发传输,通信速率可达6.4Gbps。在通信过程中,如果某些通道出现故障,总线控制器可实时地监测出来,将数据动态分配到剩余有效通道上进行传输,实现动态重构,从而对通信故障进行动态容错。UM-BUS总线采用主从命令应答的通信模式,通过数据包的形式进行信息交互。连接在总线上的通信节点按功能不同可分为主节点、从节点和监控节点,总线通信过程总是由主节点发起,从节点响应来完成的。UM-BUS总线具有时间同步功能,可保证总线各个节点之间时间系统的精确同步。UM-BUS总线支持单主(SingleMaster)通信与多主(MultiMaster)通信两种通信模式。在多主模式下,总线上可以存在多个主节点,多个主节点间需要通过可变时隙轮转的仲裁方式来竞争总线使用权。UM-BUS总线通信过程只能由主节点发起,主节点可以对其它节点内部功能单元按地址读写访问,可支持IO空间、存储空间和属性空间三种地址空间,其中属性空间大小1KB,IO空间大小64KB,存储空间256TB。可为CPS中传感器与执行单元的即插即用、数据方法属性封装、高速可靠连接、异构实时接入等提供技术支撑。UM-BUS总线支持中断处理,总线上的任何节点都可以通过公共中断信号线向任何一个或多个总线节点进行中断请求。针对CPS的应用需求,基于UM-BUS总线的特点,本专利技术提出一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法,用来满足CPS在异构接入、动态组织、规范化扩展等方面的发展需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种适于CPS端节点功能处理函数的标准化开发与调用方法,为CPS节点异构接入、差异屏蔽、规范化扩展提供支持。为实现上述目的,本专利技术所采用的技术方案为:一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法,其特征在于:CPS系统中的主节点采用如下方法与步骤,通过UM-BUS总线,对系统中其它节点的功能处理方法进行动态加载与调用:(1)CPS主节点首先读取CPS从节点的属性空间,获取CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的配置信息;(2)CPS主节点根据CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的存储空间需求,在CSP主节点内存中,为CPS从节点建立方法加载区,包含中断处理方法区、全局方法区和功能方法区;(3)通过UM-BUS总线,将CPS从节点的所有方法代码复制到CPS主节点的方法加载区的相应区域;(4)在CPS主节点中建立方法映射表,为CPS从节点的每个方法指明所占内存的起始地址和大小,映射表中的各个方法,按名称的ASCII码顺序进行排列,便于检索;(5)CPS主节点中的应用程序调用CPS从节点的功能方法时,首先通过方法名称和参数在方法映射表中进行查找匹配,再转移到相应的映射地址,调用具体的方法代码进行处理。进一步地,在CPS系统中,需要加载其他节点功能方法的CPS节点为CPS主节点,在动态加载过程中,对任一CPS主节点,其他CPS节点均作为CPS从节点,将其功能方法加载到该主节点中;在CPS从节点的属性空间中设置全局方法区和功能处理方法区;所述全局方法区存储CPS从节点全局功能及中断的处理方法的配置信息,所述功能处理方法区存储具体功能相关处理方法的配置信息;全局方法与功能处理方法的方法代码存储在CPS从节点的存储空间中。进一步地,一个CPS节点可以有多个功能处理方法区,也可以没有功能处理方法区。进一步地,CPS主节点为每个CPS从节点进行方法加载时,将所有CPS从节点的中断处理方法放在一个统一映射表中,并与CPS主节点的中断请求进行关联对应;CPS从节点的功能处理方法和其他全局方法放在一起,按节点号和功能类别分别建立方法映射表。本专利技术实现的CPS节点功能处理方法的加载与调用方法,可以将CPS节点的功能处理函数在主节点进行统一映射,能够在应用层屏蔽不同节点的差异性,支持不同类型CPS节点的无差异组织融合,解决CPS节点异构融合及动态接入问题,同时提供了一种软件定义的虚拟化设备,通过属性空间定义的标准化接口和方法实现对异构设备的一致化操作,可以提高CPS节点的异构接入能力与接入规范性,有利于CPS系统的标准化升级维护。附图说明图1是UM-BUS总线的拓扑结构图;图2是UM-BUS总线协议层次模型图;图3是UM-BUS总线数据传输过程与数据通路示意图;图4是UM-BUS总线中断信号线连接示意图;图5是CPS主节点方法映射区结构图;图6是CPS节点方法区的整体布局与存储结构示意图;图7是CPS主节点数据映射表结构图;图8是CPS从节点动态识别过程图;图9是CPS主节点动态识别过程图。具体实施方式如图1所示,UM-BUS总线采用基于M-LVDS(TIA/EIA-899)的多通道智能动态冗余的总线型拓扑结构,最多支持30个通信节点直接互连,不需要路由或中继设备;使用2~32个通道并发传输数据,最大通信速率可达6本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法,其特征在于:CPS系统中的主节点采用如下方法与步骤,通过UM‑BUS总线,对系统中其它节点的功能处理方法进行动态加载与调用:(1)CPS主节点首先读取CPS从节点的属性空间,获取CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的配置信息;(2)CPS主节点根据CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的存储空间需求,在CPS主节点内存中,为CPS从节点建立方法加载区,包含中断处理方法区、全局方法区和功能方法区;(3)通过UM‑BUS总线,将CPS从节点的所有方法代码复制到CPS主节点方法加载区的相应区域;(4)在CPS主节点中建立方法映射表,为CPS从节点的每个方法指明所占内存的起始地址和大小,映射表中的各个方法,按名称的ASCII码顺序进行排列,便于检索;(5)CPS主节点中的应用程序调用CPS从节点的功能方法时,首先通过方法名称和参数在方法映射表中进行查找匹配,再转移到相应的映射地址,调用具体的方法代码进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种CPS节点功能处理方法的加载与调用方法,其特征在于:CPS系统中的主节点采用如下方法与步骤,通过UM-BUS总线,对系统中其它节点的功能处理方法进行动态加载与调用:(1)CPS主节点首先读取CPS从节点的属性空间,获取CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的配置信息;(2)CPS主节点根据CPS从节点的全局方法区和功能处理方法区的存储空间需求,在CPS主节点内存中,为CPS从节点建立方法加载区,包含中断处理方法区、全局方法区和功能方法区;(3)通过UM-BUS总线,将CPS从节点的所有方法代码复制到CPS主节点方法加载区的相应区域;(4)在CPS主节点中建立方法映射表,为CPS从节点的每个方法指明所占内存的起始地址和大小,映射表中的各个方法,按名称的ASCII码顺序进行排列,便于检索;(5)CPS主节点中的应用程序调用CPS从节点的功能方法时,首先通过方法名称和参数在方法映射表中进行查找匹配,再转移到相应的映射地址,调用具体的方法代码进行处理。2.根据权利要求1所述的CP...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱晓燕张伟功周继芹王晶侯志化
申请(专利权)人:首都师范大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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