低时延大容量的柔性透传方法及板卡、电子设备技术

本发明专利技术公开了一种低时延大容量的柔性透传方法及板卡、电子设备，方法包括定义流水帧，所述流水帧包括依次排序的帧起始符、一个或多个数据块、帧结束符和帧校验码；通过第一通信口获取报文，所述第一通信口为接收报文的通信口，读取报文内容，根据报文内容确定待发送的数据和待转发通信口，将待发送的数据放入数据块，形成流水帧；将待转发通信口作为第二通信口，将流水帧通过第二通信口发送；重复上述步骤，将接收的报文转换为流水帧并按照发送间隔进行转发。本申请对公共通信资源以固定节拍方式做了有序利用，使得通信效率和通信容量整体达到最优，能在低成本硬件平台上实现高水平的通信能力，支持柔性伸缩，适应性强。适应性强。适应性强。

【技术实现步骤摘要】
低时延大容量的柔性透传方法及板卡、电子设备


[0001]本专利技术涉及通信板卡领域，特别涉及一种低时延大容量的柔性透传方法及板卡、电子设备。

技术介绍

[0002]在工控
，一台电子设备的内部通常由多块板卡组成，板卡与板卡之间的连接多采用常见的RS232、RS485、IIC等低速通信方式，它们的波特率一般不会超过1M。在具体的通信方法上，通常采用一问一答的乒乓机制，即发送方发送一帧报文给到接收方，接收方收到后再应答一帧报文返回给发送方，此即一次完整的通信过程。当然，对于广播通信，也可以不要求应答。该方法能满足工控领域绝大多数的应用场景需求。
[0003]现有技术虽然满足了大量的常规应用需求，但有明显局限性，它的显著特征是独占性，因为发送方与接收方通信时，会独占通信链路和通信资源，只有当前通信过程结束后，才可能允许启动下一个通信过程。如果发送方不止一个，或者发送数据比较密集频繁，就会明显加剧通信资源的竞争，容易造成数据拥塞、拖累通信速度，甚至可能出现数据错乱、通信失败的问题。显然，现有技术对于某些高端复杂的应用场景，比如通信网关、多端数据转发、多端数据汇聚等是不适用的，因为后者存在高频的FIFO(块数据)传输需求，或存在多对一、多对多的并发汇聚和分发需求，现有技术对通信资源缺乏有效的调度利用，制约了适用范围和通信性能的发展提升。
[0004]目前的一种解决办法是提高通信速度，如采用FPGA，或采用以太网通信，将传输波特率提高到几M甚至十兆、百兆，通过大幅降低通信延时，让上述问题得到缓解或解决，但这会明显增加硬件成本，在某些追求性价比的场合是不被允许的。
[0005]目前的另一种解决办法是建立发送缓冲区，那些因为通信资源繁忙的原因没有发出去的报文可暂存至缓冲区，待通信资源恢复空闲后再行发送。这种方法可以避免帧与帧的碰撞，降低通信失败率，但在性能上仍然没有质的提升，因为上一个通信过程结束后，并不意味着可以立即启动下一个通信过程，因为帧与帧之间需要留一定时长的间隔，即空闲时间，接收方就靠这段空闲间隔的时长来判定一帧报文是否结束，否则就会出现粘包的问题。正是因为大量帧间隔的存在，限制了通信速度和通信容量的提升。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种低时延大容量的柔性透传方法及板卡、电子设备，能够在简单、低成本的板卡上实现低时延大容量的透传通信，降低通信交互延时并且提高单位时间内的可吞吐量。
[0007]根据本专利技术第一方面实施例的低时延大容量的柔性透传方法，包括以下步骤：
[0008]定义流水帧，所述流水帧包括依次排序的帧起始符、一个或多个数据块、帧结束符和帧校验码；
[0009]通过第一通信口获取报文，所述第一通信口为接收报文的通信口，读取报文内容，
根据报文内容确定待发送的数据和待转发通信口，将待发送的数据放入数据块，形成流水帧；
[0010]将待转发通信口作为第二通信口，将流水帧通过第二通信口发送；
[0011]重复上述步骤，将接收的报文转换为流水帧并按照发送间隔进行转发。
[0012]根据本专利技术第一方面实施例的低时延大容量的柔性透传方法，至少具有如下有益效果：
[0013]本专利技术实施方式构建了一种固定格式的流水帧，先将接收的报文转换为流水帧，再将流水帧按照发送间隔进行转发，接收方通过帧起始符和帧结束符能够判断流水帧的开始和结束，流水帧可长可短，能够根据需要柔性伸缩。本申请对公共通信资源以固定节拍方式做了有序利用，可以大幅减少帧间隔，使得通信效率和通信容量整体达到最优，能在低成本硬件平台上实现高水平的通信能力，支持柔性伸缩，流水帧可长可短，适应日后需求的变化和增长，利于二次开发。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述将接收的报文转换为流水帧并按照发送间隔进行转发步骤中，确定一个单位时间作为固定发送间隔，然后按照固定发送间隔将流水帧进行转发。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述固定发送间隔根据待转发通信口的波特率和系统响应时间确定。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述将接收的报文转换为流水帧并按照发送间隔进行转发步骤中，在每次发送流水帧之前，先判断当前待发送的流水帧的传输耗时，若传输耗时大于固定发送间隔，则取消固定发送间隔并采用可变发送间隔。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述定义流水帧步骤中，还包括限定流水帧长度，所述流水帧的长度根据流水帧的传输耗时确定，所述流水帧的传输耗时小于固定发送间隔。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述将待发送的数据放入数据块，形成流水帧步骤中，所述将待发送的数据放入数据块，形成流水帧步骤中，将待发送的数据按照时间顺序或数据类型进行排列，再放入数据块，形成流水帧。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述流水帧包括下行流水帧和上行流水帧，所述下行流水帧的数据块包括指令总长度、指令功能码和指令参数，所述上行流水帧的数据块包括响应总长度、响应功能码和响应参数。
[0020]根据本专利技术的一些实施例，所述将流水帧通过第二通信口发送步骤之后，还包括以下步骤：发送后清空第二通信口的流水帧记录。
[0021]根据本专利技术第二方面实施例的低时延大容量的柔性透传板卡，包括多个通信口的通信板卡，所述通信板卡通过上述的低时延大容量的柔性透传方法进行数据转发。
[0022]根据本专利技术第二方面实施例的低时延大容量的柔性透传板卡，至少具有如下有益效果：
[0023]本专利技术实施方式构建了一种固定格式的流水帧，先将接收的报文转换为流水帧，再将流水帧按照发送间隔进行转发，接收方通过帧起始符和帧结束符能够判断流水帧的开始和结束，流水帧可长可短，能够根据需要柔性伸缩。本申请对公共通信资源以固定节拍方式做了有序利用，可以大幅减少帧间隔，使得通信效率和通信容量整体达到最优，能在低成本硬件平台上实现高水平的通信能力，支持柔性伸缩，流水帧可长可短，适应日后需求的变
化和增长，利于二次开发。
[0024]根据本专利技术第三方面实施例的电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序以及用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信的数据总线，所述程序被所述处理器执行时实现如上述的方法的步骤。
[0025]根据本专利技术第三方面实施例的电子设备，至少具有如下有益效果：
[0026]本专利技术实施方式构建了一种固定格式的流水帧，先将接收的报文转换为流水帧，再将流水帧按照发送间隔进行转发，接收方通过帧起始符和帧结束符能够判断流水帧的开始和结束，流水帧可长可短，能够根据需要柔性伸缩。本申请对公共通信资源以固定节拍方式做了有序利用，可以大幅减少帧间隔，使得通信效率和通信容量整体达到最优，能在低成本硬件平台上实现高水平的通信能力，支持柔性伸缩，流水帧可长可短，适应日后需求的变化和增长，利于二次开发。
[0027]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低时延大容量的柔性透传方法，其特征在于，包括以下步骤：定义流水帧，所述流水帧包括依次排序的帧起始符、一个或多个数据块、帧结束符和帧校验码；通过第一通信口获取报文，所述第一通信口为接收报文的通信口，读取报文内容，根据报文内容确定待发送的数据和待转发通信口，将待发送的数据放入数据块，形成流水帧；将待转发通信口作为第二通信口，将流水帧通过第二通信口发送；重复上述步骤，将接收的报文转换为流水帧并按照发送间隔进行转发。2.根据权利要求1所述的低时延大容量的柔性透传方法，其特征在于，所述将接收的报文转换为流水帧并按照发送间隔进行转发步骤中，确定一个单位时间作为固定发送间隔，然后按照固定发送间隔将流水帧进行转发。3.根据权利要求2所述的低时延大容量的柔性透传方法，其特征在于，所述固定发送间隔根据待转发通信口的波特率和系统响应时间确定。4.根据权利要求2所述的低时延大容量的柔性透传方法，其特征在于，所述将接收的报文转换为流水帧并按照发送间隔进行转发步骤中，在每次发送流水帧之前，先判断当前待发送的流水帧的传输耗时，若传输耗时大于固定发送间隔，则取消固定发送间隔并采用可变发送间隔。5.根据权利要求2所述的低时延大容量的柔性透传方法，其特征在于，所述定义流水帧步骤中，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏，丁志龙，
申请(专利权)人：湖南恩智测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：