【技术实现步骤摘要】
时间触发以太网数据帧捕获、存储装置及方法
本专利技术属于网络通信
，涉及一种时间触发以太网数据帧捕获、存储装置及方法。
技术介绍
符合IEEE802.3标准的以太网中，网络设备使用事件触发传输机制，网络设备可以在任意时间点访问网络，采用先到达先服务的原则。网络设备之间通过共享介质通信，必然会导致一些消息在传输过程中产生不确定的抖动和累积的延迟。在标准以太网的基础上，ARINC公司提出了ARINC664Part7标准的AFDX网络，在数据链路层增加虚拟链路(VL)、带宽分配间隙(BAG)、抖动管理等机制，有效降低消息传输过程中的冲突，使消息具有了实时性和确定性，从而满足了航空电子系统信息传输的可靠性和确定性需求。SAE组织发布了AS6802时间触发以太网(TTE)网络标准，兼容标准以太网和AFDX网络，使用网络设备之间协调统一的网络时间，以减少传输时延和抖动，从而在单一网络中满足不同实时和安全等级的应用需要。AS6802标准支持时间触发机制的时间触发消息(Time-Triggered消息，简称TT消息)、事件触发机制的速率限制消息(Rate-Constraint消息，简称RC消息)和尽力而为消息(Best-Effort消息，简称BE消息)，以及用于统一时间的协议控制帧(ProtocolControlFrame，简称PCF消息)。目前，时间触发以太网调试和验证多采用仿真设备和测试设备，暂无专用的时间触发以太网数据捕获设备。需要捕获数据时，多使用普通以太网设备配合捕获软件，辅以内核级包过滤器和全部捕获...
【技术保护点】
1.时间触发以太网数据帧捕获、存储装置，其特征在于，包括：/nN路数据接收通道，N≥1；还包括实时时钟单元、数据管理单元、数据缓存单元、捕获管理单元、PCIE控制器和PCI接口单元；/n每路数据接收通道包括TTE接口单元、MAC接收单元、过滤控制单元、描述符队列单元和数据帧队列单元；/nMAC接收单元从TTE接口单元读取数据帧，在第1个比特位到达时，向实时时钟单元发出信号，并在读取过程中对数据帧进行检查，提取数据帧信息，包括状态标记、类型标记、数据帧实际长度，计算数据帧占用缓冲区长度；/n过滤控制单元根据MAC接收单元提供的数据帧信息和捕获管理单元提供的过滤控制信息，选择性通过数据帧，所通过的数据帧即为捕获帧；所述过滤控制信息包括帧类型使能；/n描述符队列单元保存被过滤控制单元放行的数据帧的描述符，包括实时时钟单元提供的秒值S和纳秒值NS，MAC接收单元提供的状态标记、数据帧实际长度、数据帧占用缓冲区长度；/n数据帧队列单元保存被过滤控制单元放行的数据帧；/n实时时钟单元维护时间记录，包含秒值S和纳秒值NS；/n数据管理单元按照设定格式从所述N路数据接收通道的数据帧队列单元和描述符队列...
【技术特征摘要】
1.时间触发以太网数据帧捕获、存储装置，其特征在于，包括：
N路数据接收通道，N≥1；还包括实时时钟单元、数据管理单元、数据缓存单元、捕获管理单元、PCIE控制器和PCI接口单元；
每路数据接收通道包括TTE接口单元、MAC接收单元、过滤控制单元、描述符队列单元和数据帧队列单元；
MAC接收单元从TTE接口单元读取数据帧，在第1个比特位到达时，向实时时钟单元发出信号，并在读取过程中对数据帧进行检查，提取数据帧信息，包括状态标记、类型标记、数据帧实际长度，计算数据帧占用缓冲区长度；
过滤控制单元根据MAC接收单元提供的数据帧信息和捕获管理单元提供的过滤控制信息，选择性通过数据帧，所通过的数据帧即为捕获帧；所述过滤控制信息包括帧类型使能；
描述符队列单元保存被过滤控制单元放行的数据帧的描述符，包括实时时钟单元提供的秒值S和纳秒值NS，MAC接收单元提供的状态标记、数据帧实际长度、数据帧占用缓冲区长度；
数据帧队列单元保存被过滤控制单元放行的数据帧；
实时时钟单元维护时间记录，包含秒值S和纳秒值NS；
数据管理单元按照设定格式从所述N路数据接收通道的数据帧队列单元和描述符队列单元读取数据，以及根据上位机的请求从数据缓存单元中读取缓存数据，并通过PCIE控制器和PCIE接口发送给上位机；
数据缓存单元从数据管理单元获取数据，进行缓冲存储；
捕获管理单元统计数据管理单元提供的数据帧及其描述符信息，通过PCIE控制器和PCIE接口向上位机发起中断信号；捕获管理单元还用于从上位机获取所述过滤控制信息，以及向数据管理单元发送传输数据准备信号；
PCIE控制器和PCI接口单元提供数据管理单元和捕获管理单元与上位机的数据交互。
2.根据权利要求1所述的时间触发以太网数据帧捕获、存储装置，其特在在于：
若数据帧类型为IN帧，MAC接收单元提取的数据帧信息还包括成员数目；
若数据帧类型为TT帧或RC帧，MAC接收单元提取的数据帧信息还包括数据帧的虚链路标识符字段；
若数据帧类型为BE帧，MAC接收单元提取的数据帧信息还包括数据帧的目的MAC地址字段。
3.基于权利要求1或2所述的时间触发以太网数据帧捕获、存储装置实现时间触发以太网数据帧的捕获、存储方法，其特征在于：
捕获管理单元通过PCIE控制器和PCI接口单元，获取上位机发送的过滤控制信息，包括
超长错误帧接收使能信号oversize_en，
非对齐错误帧接收使能信号unalign_en，
校验错误帧接收使能信号checkerr_en，
类型长度字段错误帧接收使能信号lenerr_en，
帧类型为CS、CA、IN、TT、RC和BE的接收控制使能信号cs_en、ca_en、in_en、tt_en、rc_en和be_en，
IN帧成员阈值控制使能信号in_thrld_en，
IN帧成员阈值in_thrld，
TT、RC和BE帧捕获表使能tt_tab_en、rc_tab_en和be_tab_en，
TT、RC和BE帧捕获表tt_tab、rc_tab和be_tab，
RC帧的目的MAC地址常数字段rc_dstmac_const，
单个数据帧最大捕获长度max_cap_len，
缓冲帧数目阈值控制中断使能信号cap_num_int_en，
缓冲帧数目阈值cap_num_thrld，
缓冲帧长度阈值控制中断使能信号cap_len_int_en，
缓冲帧长度阈值cap_len_thrld；
捕获管理单元实时统计数据管理单元提供的数据帧及其描述符信息，包括
捕获帧总数目total_cap_num，
捕获帧占用空间总长度total_cap_len，
捕获帧实际总长度total_frame_len，
当前缓冲帧总数目cur_cap_num，
当前缓冲帧占用空间总长度cur_cap_len；
捕获管理单元在数据管理单元读取数据帧和描述符队列后，更新捕获帧总数目total_cap_num、捕获帧占用空间总长度total_cap_len、捕获帧实际总长度total_frame_len、当前缓冲帧总数目cur_cap_num和当前缓冲帧占用空间总长度cur_cap_len；
当缓冲帧数目阈值控制中断使能信号cap_num_int_en为使能状态且当前缓冲帧总数目cur_cap_num≥缓冲帧数目阈值cap_num_thrld，
或者
缓冲帧长度阈值控制中断使能信号cap_len_int_en为使能状态且当前缓冲帧占用空间总长度cur_cap_len≥缓冲帧长度阈值cap_len_thrld时，
捕获管理单元向数据管理单元发送传输数据准备信号，同时向上位机发送中断信号；
当上位机主动读取当前缓冲帧占用空间总长度cur_cap_len时，捕获管理单元只向数据管理单元发送传输数据准备信号；
MAC接收单元从TTE接口接收数据帧，在第1个比特位到达时，向实时时钟单元发出信号；
MAC接收单元在接收过程中，检查数据帧是否存在错误，提取数据帧的状态标记Fstatus，包含3个比特位；数据帧的状态标记Fstatus对应的数据帧状态包括数据正确、超长帧错误、非对齐帧错误、帧校验错误、类型长度字段错误；
MAC接收单元在接收过程中，检查数据帧相关字段，确定数据帧类型，
若确定的数据帧类型为IN帧，则记录数据帧的成员关系字段中比特位为1的数目，即成员数目Fmn；
若确定的数据帧类型为TT帧或RC帧，则记录数据帧的虚链路标识符字段Fvlid；
若确定的数据帧类型为BE帧，则记录数据帧的目的MAC地址字段Fdmac；
MAC接收单元还要记录接收的数据帧长度Flen...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志平，陈长胜，刘洋，刘智武，白杨，于峰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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