技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信及高速總線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于周期及優(yōu)先級的總線調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

高速數(shù)據(jù)總線技術(shù)是航空電子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，航空電子系統(tǒng)是現(xiàn)代飛機(jī)的“大腦”和“神經(jīng)中樞”，機(jī)載總線網(wǎng)絡(luò)則是其關(guān)鍵的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，機(jī)載網(wǎng)絡(luò)傳輸基于時(shí)間和事件觸發(fā)，但傳統(tǒng)的總線技術(shù)在時(shí)間和事件之間的處理沒有兼顧以達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài)，例如MIL-STD-1553總線對于總線調(diào)度采用完全時(shí)間片的方式進(jìn)行，F(xiàn)C總線則基于事件調(diào)度。

機(jī)載總線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，總線上包含各種速率的模塊，各個(gè)模塊的數(shù)據(jù)量大小也不盡相同，數(shù)據(jù)塊也各有優(yōu)先級，傳統(tǒng)調(diào)度方式在這些方面的處理方面往往不能兼顧。

網(wǎng)絡(luò)調(diào)度延遲是機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，調(diào)度延遲直接影響網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，當(dāng)調(diào)度平均延遲過大時(shí)，導(dǎo)致不能滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量，不得不通過增加帶寬等提升成本的方式來滿足需求。因此如何兼顧時(shí)間和事件，降低網(wǎng)絡(luò)調(diào)度延遲，提升總線帶寬利用率是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于周期及優(yōu)先級的總線調(diào)度方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于周期及優(yōu)先級的總線調(diào)度方法，該方法包括：將總線按周期進(jìn)行調(diào)度，每個(gè)調(diào)度周期又劃分為確定調(diào)度段以及競爭調(diào)度段兩部分，對于高優(yōu)先級的待調(diào)度消息，在所述確定調(diào)度段以及競爭調(diào)度段均可以隨時(shí)調(diào)度，并且打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的其他低優(yōu)先級消息；對于低優(yōu)先級的待調(diào)度消息，其僅可以在所述競爭調(diào)度段調(diào)度。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述確定調(diào)度段用于傳輸具有特定周期的小數(shù)據(jù)塊，所述競爭調(diào)度段用于傳輸具有特定周期的大數(shù)據(jù)塊。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述低優(yōu)先級非周期消息傳輸?shù)膬?yōu)先級大于競爭調(diào)度段中的周期消息，小于高優(yōu)先級非周期消息。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，由網(wǎng)絡(luò)控制器定時(shí)總線周期，在每個(gè)新周期到達(dá)時(shí)發(fā)送周期起始包，確定調(diào)度段位于每個(gè)周期的起始位置。網(wǎng)絡(luò)控制器還通過網(wǎng)絡(luò)同步包廣播當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)周期剩余時(shí)間，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)絡(luò)同步包后，重新裝載自身的周期時(shí)間減法計(jì)數(shù)器，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器的時(shí)間值不足以發(fā)送一個(gè)非周期消息時(shí)，則等待下一個(gè)周期啟動傳輸。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，具有特定周期的小數(shù)據(jù)塊以時(shí)間觸發(fā)的方式在確定調(diào)度段傳輸，每個(gè)總線周期固定傳輸一次。具有特定周期的大數(shù)據(jù)塊以事件觸發(fā)的方式在競爭調(diào)度段傳輸，在每個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)周期對多個(gè)可能的大數(shù)據(jù)塊進(jìn)行輪詢，如果有數(shù)據(jù)則進(jìn)行傳輸，直到這個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)周期結(jié)束，如果數(shù)據(jù)塊很大，可以繼續(xù)在下一個(gè)周期進(jìn)行輪詢，通過幾個(gè)連續(xù)總線周期進(jìn)行傳輸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以兼顧總線網(wǎng)絡(luò)上包含的各種模塊的不同速率、優(yōu)先級的數(shù)據(jù)調(diào)度，降低網(wǎng)絡(luò)調(diào)度延遲，提高總線網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。

附圖說明

圖1示出本發(fā)明的總線網(wǎng)絡(luò)調(diào)度周期示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)條件設(shè)計(jì)一種新的調(diào)度方式，考慮總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)特點(diǎn)，如復(fù)雜長度、周期性、突發(fā)性、優(yōu)先級等，設(shè)計(jì)的一套行之有效的降低調(diào)度延遲提升總線效率的方法。

網(wǎng)絡(luò)調(diào)度需要一個(gè)節(jié)點(diǎn)做為網(wǎng)絡(luò)控制器，網(wǎng)絡(luò)控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)周期控制、網(wǎng)絡(luò)周期包廣播，周期消息網(wǎng)絡(luò)調(diào)度，網(wǎng)絡(luò)總段指令表功能。

調(diào)度采用周期的方法實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，總線調(diào)度周期消息按照數(shù)據(jù)塊大小分為下面兩部分：

1、確定調(diào)度段

確定調(diào)度段為一個(gè)周期中的確定調(diào)度段時(shí)間，確定調(diào)度段位于每個(gè)周期的起始位置，由于周期間隔具有確定性，因此確定調(diào)度段執(zhí)行周期消息具有良好的周期特性，適合傳輸具有特定周期的小數(shù)據(jù)塊。

2、競爭調(diào)度段

競爭調(diào)度段為一個(gè)周期中的競爭調(diào)度段時(shí)間，適合傳輸具有特定周期的大數(shù)據(jù)塊，并且可以依據(jù)數(shù)據(jù)塊的大小和周期特性，安排一個(gè)周期傳輸多條消息，或者多個(gè)周期傳輸一條消息。

總線調(diào)度非周期消息按優(yōu)先級也分為兩個(gè)階段，分別是：

1、高優(yōu)先級傳輸區(qū)

高優(yōu)先級傳輸區(qū)是用來傳輸高優(yōu)先級非周期消息的，非周期消息是網(wǎng)絡(luò)中的突發(fā)事件，將突發(fā)事件分為兩個(gè)優(yōu)先級，分別為高優(yōu)先級，低優(yōu)先級。高優(yōu)先級意味這需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備盡快響應(yīng)，因此整個(gè)總線周期均可以隨時(shí)插入高優(yōu)先級消息，并且打斷當(dāng)前正在執(zhí)行的周期消息或者低優(yōu)先級非周期消息。

網(wǎng)絡(luò)中斷類似于計(jì)算機(jī)中的軟硬件中斷、消息向量，屬于一個(gè)周期中的高優(yōu)先級非周期消息。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以發(fā)起網(wǎng)絡(luò)中斷，網(wǎng)絡(luò)控制器接收到網(wǎng)絡(luò)中斷后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中斷向量觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)中斷調(diào)度，此調(diào)度方式優(yōu)先級最高，適用于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的突發(fā)事件。網(wǎng)絡(luò)中斷數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)塊小，因此可以達(dá)到最大的實(shí)時(shí)性。

2低優(yōu)先級傳輸區(qū)

低優(yōu)先級傳輸區(qū)是用來傳輸?shù)蛢?yōu)先級非周期消息的，低優(yōu)先級執(zhí)行區(qū)與競爭調(diào)度段時(shí)間重合，但低優(yōu)先級非周期消息傳輸?shù)膬?yōu)先級大于競爭調(diào)度中的周期消息，小于高優(yōu)先級非周期消息。

網(wǎng)絡(luò)同步包，網(wǎng)絡(luò)同步包是本發(fā)明的調(diào)度方式的起點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)控制器定時(shí)網(wǎng)絡(luò)周期，在每個(gè)新周期到達(dá)時(shí)發(fā)送周期起始包；在確定調(diào)度段完成后發(fā)送網(wǎng)絡(luò)低優(yōu)先級起始包，直至新周期開始發(fā)送周期起始包，網(wǎng)絡(luò)同步包同時(shí)廣播當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)周期剩余時(shí)間。

網(wǎng)絡(luò)周期同步，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到網(wǎng)絡(luò)同步包后，重新裝載自身的周期時(shí)間減法計(jì)數(shù)器，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器的時(shí)間值不足發(fā)送一個(gè)非周期消息時(shí)，需等待下一個(gè)周期啟動傳輸。

周期小數(shù)據(jù)塊傳輸

小數(shù)據(jù)塊低帶寬的周期數(shù)據(jù)，以時(shí)間觸發(fā)的方式在確定調(diào)度段執(zhí)行，每個(gè)總線周期固定傳輸一次。雖然每個(gè)周期都要傳輸，但數(shù)據(jù)量并不大，占用帶寬較小，也可以根據(jù)數(shù)據(jù)塊的周期特性，固定每隔幾個(gè)總線周期才調(diào)度一次，進(jìn)一步減小其占用的帶寬。

周期大數(shù)據(jù)塊傳輸

大數(shù)據(jù)塊高帶寬的周期數(shù)據(jù)，采用事件觸發(fā)的方式在競爭調(diào)度段執(zhí)行。在每個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)周期對多個(gè)可能的大數(shù)據(jù)塊進(jìn)行輪詢，如果有數(shù)據(jù)則傳輸一定數(shù)量的數(shù)據(jù)，直到這個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)周期結(jié)束。如果數(shù)據(jù)塊很大，可以繼續(xù)在下一個(gè)周期進(jìn)行輪詢，通過幾個(gè)連續(xù)總線周期進(jìn)行傳輸。

非周期高優(yōu)先級數(shù)據(jù)塊傳輸

非周期高優(yōu)先級數(shù)據(jù)塊傳輸在高優(yōu)先級傳輸區(qū)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中可以在任意時(shí)刻發(fā)起高優(yōu)先級非周期消息，非周期高優(yōu)先級具有很高的優(yōu)先級，用于節(jié)點(diǎn)主動發(fā)起小數(shù)據(jù)塊緊急消息的傳輸。

非周期低優(yōu)先級數(shù)據(jù)塊傳輸

非周期低優(yōu)先級大數(shù)據(jù)傳輸在低優(yōu)先級傳輸區(qū)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以在收到網(wǎng)絡(luò)低優(yōu)先級同步包后發(fā)起非周期低優(yōu)先級數(shù)據(jù)，由于確定性周期傳輸已經(jīng)完成，因此非周期低優(yōu)先級數(shù)據(jù)可以在交換互聯(lián)設(shè)備帶寬足夠的條件下，發(fā)起任意大數(shù)量的數(shù)據(jù)傳輸，直到接收到網(wǎng)絡(luò)周期起始包為止。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器和光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。