一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法技术

本发明专利技术公开了一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，属于实时通信技术领域；首先、设计包括虚拟网络接口层，语义层和链路控制层的兼容层；然后，在开发板平台上同时实现逻辑上独立的TTP/C通信和以太网通信协议栈，且两个协议栈通过虚拟网络接口与兼容层交互；接着，两个协议栈分别发送以太网帧和TTP/C帧并存储；兼容层检测到TTP/C帧后，开始进行以太网帧和TTP/C帧的混合，当监听到信号来临，兼容层的发送端发送混合帧；以太网通信协议栈捕获并结合独立的时钟模块截取接收时间戳，并将时间戳和混合帧打包发送，兼容层接收端对混合帧进行解析，并分别发送给两个协议栈。本发明专利技术通过在协议栈和NIC设备之间插入兼容层的方式，可以协调具有不同时间关键性的通信。

【技术实现步骤摘要】
一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法
本专利技术属于实时通信领域，具体是一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法。
技术介绍
近年来，随着嵌入式领域的发展，CPS(cyber-physicalsystem)被提出，作为传统嵌入式系统的外延，CPS集计算、控制与通信与一体，结合计算资源和物理环境，以实现人、机以及环境三者之间的交互。CPS的主要应用场景集中在汽车电子、航空航天或工业自动化等相对复杂的领域，往往需要硬实时的控制系统支持，同时对控制系统的可靠性和安全性有较高要求。TTA(time-triggeredarchitecture)为这种硬实时的、高可靠性的、高安全性的控制系统提供了一种通用的设计框架，得到了业界的普遍认可。TTA以节点为基本单位，节点根据职能拥有独立计算能力、控制能力和通信能力，节点之间互相连接构成一个TTA集群，TTA借助时间触发通信机制，在集群内部维护公共的全局时基，在各个节点之间建立一致的时序，从而实现系统与环境的统一。TTP/C协议针对TTA对时间触发通信的需求，为TTA提供包括时钟同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤一、设计包括虚拟网络接口层，语义层和链路控制层的兼容层；/n虚拟网络接口层用于为不同协议栈提供统一的网络接口；/n语义层用于混合不同协议栈的数据帧，并按照完整还原最高时间关键性的原则对混合后的数据帧进行调度；/n链路控制层负责控制通信设备，并完成对不同硬件平台的适配；以及收发混合帧时控制完成适应链路的帧头部和尾部的处理；/n步骤二、在开发板平台上同时实现TTP/C通信协议栈和以太网通信协议栈，并采用硬件隔离实现逻辑上的独立；/n步骤三、TTP/C通信协议栈和以太网通信协议栈通过虚拟网络接口与兼容层交互；/n开...

【技术特征摘要】
1.一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、设计包括虚拟网络接口层，语义层和链路控制层的兼容层；
虚拟网络接口层用于为不同协议栈提供统一的网络接口；
语义层用于混合不同协议栈的数据帧，并按照完整还原最高时间关键性的原则对混合后的数据帧进行调度；
链路控制层负责控制通信设备，并完成对不同硬件平台的适配；以及收发混合帧时控制完成适应链路的帧头部和尾部的处理；
步骤二、在开发板平台上同时实现TTP/C通信协议栈和以太网通信协议栈，并采用硬件隔离实现逻辑上的独立；
步骤三、TTP/C通信协议栈和以太网通信协议栈通过虚拟网络接口与兼容层交互；
开发板平台上同时实现两个协议的过程为：
首先，分别各自实现处于同一层级的TTP/C协议栈和以太网协议栈；然后，在逻辑上两个通信议栈之下加入兼容层，通过兼容层提供的虚拟网络接口，以及兼容层内部的帧混合逻辑，实现两个通信协议栈的兼容；最后，在兼容层对以太网卡进行驱动适配，使以太网硬件能够同时完成TTP/C通信和以太网通信；
步骤四、以太网协议栈在任意时间点发送以太网帧，由虚拟网络接口将以太网帧暂存在兼容层的以太网帧缓冲队列中；
步骤五、TTP/C协议栈在PSP阶段时间触发信号来临时，准备TTP/C帧，通过虚拟网络接口将其写入兼容层提供的TTP/C帧缓冲队列中；
步骤六、兼容层在检测到TTP/C帧准备完成后，开始进行以太网帧和TTP/C帧的混合，并保持对TP阶段时间触发信号的监听；
混合过程为：语义层基于TTP/C协议栈的实时语义，在时隙的PSP阶段获取以太网数据帧，此时以太网通信的原有语义在语义层被TTP/C的实时语义覆盖；
语义层先为TTP/C帧缓冲队列中的TTP/C帧的帧头前添加一个混合帧头，用于标注混合帧中TTP/C帧和以太网帧的分界，然后在此基础上再添加以太网头部，即ETH头，使混合帧能够被以太网卡识别并收发；
随后语义层将以太网帧取出，将其写入TTP/C帧的帧尾后，并更新混合帧头和标注以太网帧的位置，再更新以太网头部的长度域，使帧长度合法；最后，在混合帧头，原TTP/C帧和原以太网帧组成的混合帧尾部添加以太网尾部，即ETH尾；
步骤七、当监听到TP阶段时间触发信号来临，兼容层的发送端将准备好的混合帧发送到通信链路上；
步骤八、以太网通信协议栈捕获到混合帧，结合独立的时钟模块截取接收时间戳，并将时间戳和混合帧打包发送给兼容层的接收端；
步骤九、兼容层接收端对混合帧进行解析，并分别发送给TTP/C协议栈和以太网协议栈。


2.如权利要求1所述的一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，其特征在于，所述的TTP/C通信协议栈运行在TTP/C控制器上，包括状态机、服务层和传输控制层三个层级；TTP/C控制器在TTP/C状态机的驱动下调用服务层和传输控制层接口，实现TTP/C协议需...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜博，管文瀚，万寒，高小鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11