基于周期及优先级的总线调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于周期及优先级的总线网络调度方法，该方法包括：将总线网络调度周期划分为确定调度段以及竞争调度段两部分，其中，确定调度段用于传输具有特定周期的小数据块，竞争调度段用于传输具有特定周期的大数据块；将非周期消息按照优先级划分为高优先级非周期消息及低优先级非周期消息，对于高优先级非周期消息，在整个总线网络调度周期均可以随时插入，并且打断当前正在执行的周期消息或者低优先级非周期消息；对于低优先级非周期消息，其仅可以在所述竞争调度段插入。本发明专利技术可以兼顾总线网络上包含的各种模块的不同速率、优先级的数据调度，降低网络调度延迟，提高总线网络带宽的利用率。

【技术实现步骤摘要】
基于周期及优先级的总线调度方法
本专利技术涉及网络通信及高速总线
，具体涉及一种基于周期及优先级的总线调度方法。
技术介绍
高速数据总线技术是航空电子系统的关键技术，航空电子系统是现代飞机的“大脑”和“神经中枢”，机载总线网络则是其关键的“神经网络”，机载网络传输基于时间和事件触发，但传统的总线技术在时间和事件之间的处理没有兼顾以达到一个平衡的状态，例如MIL-STD-1553总线对于总线调度采用完全时间片的方式进行，FC总线则基于事件调度。机载总线网络是一个复杂的网络，总线上包含各种速率的模块，各个模块的数据量大小也不尽相同，数据块也各有优先级，传统调度方式在这些方面的处理方面往往不能兼顾。网络调度延迟是机载网络的关键，调度延迟直接影响网络带宽的利用率，当调度平均延迟过大时，导致不能满足网络数据吞吐量，不得不通过增加带宽等提升成本的方式来满足需求。因此如何兼顾时间和事件，降低网络调度延迟，提升总线带宽利用率是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于周期及优先级的总线调度方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于周期及优先级的总线调度方法，该方法包括：将总线按周期进行调度，每个调度周期又划分为确定调度段以及竞争调度段两部分，对于高优先级的待调度消息，在所述确定调度段以及竞争调度段均可以随时调度，并且打断当前正在执行的其他低优先级消息；对于低优先级的待调度消息，其仅可以在所述竞争调度段调度。根据本专利技术的另一个方面，所述确定调度段用于传输具有特定周期的小数据块，所述竞争调度段用于传输具有特定周期的大数据块。根据本专利技术的另一个方面，所述低优先级非周期消息传输的优先级大于竞争调度段中的周期消息，小于高优先级非周期消息。根据本专利技术的另一个方面，由网络控制器定时总线周期，在每个新周期到达时发送周期起始包，确定调度段位于每个周期的起始位置。网络控制器还通过网络同步包广播当前网络周期剩余时间，每个网络节点接收到网络同步包后，重新装载自身的周期时间减法计数器，当减法计数器的时间值不足以发送一个非周期消息时，则等待下一个周期启动传输。根据本专利技术的另一个方面，具有特定周期的小数据块以时间触发的方式在确定调度段传输，每个总线周期固定传输一次。具有特定周期的大数据块以事件触发的方式在竞争调度段传输，在每个总线网络周期对多个可能的大数据块进行轮询，如果有数据则进行传输，直到这个总线网络周期结束，如果数据块很大，可以继续在下一个周期进行轮询，通过几个连续总线周期进行传输。与现有技术相比，本专利技术可以兼顾总线网络上包含的各种模块的不同速率、优先级的数据调度，降低网络调度延迟，提高总线网络带宽的利用率。附图说明图1示出本专利技术的总线网络调度周期示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术针对现有网络触发条件设计一种新的调度方式，考虑总线上传输的数据特点，如复杂长度、周期性、突发性、优先级等，设计的一套行之有效的降低调度延迟提升总线效率的方法。网络调度需要一个节点做为网络控制器，网络控制器实现网络周期控制、网络周期包广播，周期消息网络调度，网络总段指令表功能。调度采用周期的方法实现，如图1所示，总线调度周期消息按照数据块大小分为下面两部分：1、确定调度段确定调度段为一个周期中的确定调度段时间，确定调度段位于每个周期的起始位置，由于周期间隔具有确定性，因此确定调度段执行周期消息具有良好的周期特性，适合传输具有特定周期的小数据块。2、竞争调度段竞争调度段为一个周期中的竞争调度段时间，适合传输具有特定周期的大数据块，并且可以依据数据块的大小和周期特性，安排一个周期传输多条消息，或者多个周期传输一条消息。总线调度非周期消息按优先级也分为两个阶段，分别是：1、高优先级传输区高优先级传输区是用来传输高优先级非周期消息的，非周期消息是网络中的突发事件，将突发事件分为两个优先级，分别为高优先级，低优先级。高优先级意味这需要网络设备尽快响应，因此整个总线周期均可以随时插入高优先级消息，并且打断当前正在执行的周期消息或者低优先级非周期消息。网络中断类似于计算机中的软硬件中断、消息向量，属于一个周期中的高优先级非周期消息。网络中的节点可以发起网络中断，网络控制器接收到网络中断后，根据网络中断向量触发网络中断调度，此调度方式优先级最高，适用于网络中节点的突发事件。网络中断数据帧数据块小，因此可以达到最大的实时性。2低优先级传输区低优先级传输区是用来传输低优先级非周期消息的，低优先级执行区与竞争调度段时间重合，但低优先级非周期消息传输的优先级大于竞争调度中的周期消息，小于高优先级非周期消息。网络同步包，网络同步包是本专利技术的调度方式的起点，网络控制器定时网络周期，在每个新周期到达时发送周期起始包；在确定调度段完成后发送网络低优先级起始包，直至新周期开始发送周期起始包，网络同步包同时广播当前网络周期剩余时间。网络周期同步，每个网络节点接收到网络同步包后，重新装载自身的周期时间减法计数器，当减法计数器的时间值不足发送一个非周期消息时，需等待下一个周期启动传输。周期小数据块传输小数据块低带宽的周期数据，以时间触发的方式在确定调度段执行，每个总线周期固定传输一次。虽然每个周期都要传输，但数据量并不大，占用带宽较小，也可以根据数据块的周期特性，固定每隔几个总线周期才调度一次，进一步减小其占用的带宽。周期大数据块传输大数据块高带宽的周期数据，采用事件触发的方式在竞争调度段执行。在每个总线网络周期对多个可能的大数据块进行轮询，如果有数据则传输一定数量的数据，直到这个总线网络周期结束。如果数据块很大，可以继续在下一个周期进行轮询，通过几个连续总线周期进行传输。非周期高优先级数据块传输非周期高优先级数据块传输在高优先级传输区，网络节点中可以在任意时刻发起高优先级非周期消息，非周期高优先级具有很高的优先级，用于节点主动发起小数据块紧急消息的传输。非周期低优先级数据块传输非周期低优先级大数据传输在低优先级传输区，网络节点可以在收到网络低优先级同步包后发起非周期低优先级数据，由于确定性周期传输已经完成，因此非周期低优先级数据可以在交换互联设备带宽足够的条件下，发起任意大数量的数据传输，直到接收到网络周期起始包为止。本领域内的技术人员应明白，本专利技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本专利技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本专利技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本专利技术是参照根据本专利技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于周期及优先级的总线调度方法，其特征在于，将总线按周期进行调度，每个调度周期又划分为确定调度段及竞争调度段两部分，对于高优先级的待调度消息，在包括所述确定调度段以及竞争调度段的整个调度周期均可以随时调度，并且打断当前正在执行的其他低优先级消息；对于低优先级的待调度消息，其仅可以在所述竞争调度段调度。

【技术特征摘要】
1.一种基于周期及优先级的总线调度方法，其特征在于，将总线按周期进行调度，每个调度周期又划分为确定调度段及竞争调度段两部分，对于高优先级的待调度消息，在包括所述确定调度段以及竞争调度段的整个调度周期均可以随时调度，并且打断当前正在执行的其他低优先级消息；对于低优先级的待调度消息，其仅可以在所述竞争调度段调度。2.如权利要求1所述的基于周期及优先级的总线调度方法，其特征在于，所述确定调度段用于传输具有特定周期的小数据块，所述竞争调度段用于传输具有特定周期的大数据块。3.如权利要求2所述的基于周期及优先级的总线调度方法，其特征在于，所述低优先级非周期消息传输的优先级大于竞争调度段中的周期消息，小于高优先级非周期消息。4.如权利要求1-3任一所述的基于周期及优先级的总线调度方法，其特征在于，由网络控制器定时总线周期，在每个新周期到达时发送周期起始包，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘靖，郑云龙，冷佳鹏，
申请(专利权)人：北京中航通用科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11