一种面向混合拓扑的TTP/C总线MEDL设计方法

技术领域

本发明涉及通信领域，特别是一种面向混合拓扑的TTP/C总线MEDL设计方法。

背景技术

时间触发协议(TTP)总线是针对运输工业领域安全关键嵌入式应用的高速、无主、双余度的现场总线通信协议，具有成本低、时间确定性强等特点，可以用于由多个智能节点组成的分布式容错实时控制系统中。TTP/C满足美国汽车工程师协会(SAE)C级汽车应用的要求，已被收录到AS6003标准中。

在时间触发架构下，通讯系统根据事先规划的静态调度信息自动决定何时该进行数据收发。TTP/C总线集群中，这些调度信息保存在MEDL(Message Descriptor List，消息描述表)中。在MEDL中除了具有数据帧收发时刻以及何时执行时钟同步修正等时间调度信息，还包含了节点消息缓存地址、节点间数据的传输延迟等物理信息，并且物理信息与时间信息相互耦合使得MEDL的设计较为复杂。为了简化MEDL设计过程，已有的开发工具主要面向系统设计用户，屏蔽了大部分的MEDL底层设计细节，为系统设计者带来一定便利的同时，也为TTP/C总线的应用带来了较多限制，难以完成更精细复杂的任务规划与调度。另外，已有开发工具无法配置总线网络拓扑信息，从而难以便捷有效地在MEDL的延时修正参数中补偿因引入总线耦合器后带来的较大数据转发延时，无法满足在混合型拓扑下具有高精度同步时钟的应用需求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种面向混合拓扑的TTP/C总线MEDL设计方法，使得由网络拓扑和线路传输延时确定的点到点之间的数据传输延迟信息能准确配置在MEDL参数中，同时能够实现总线网络系统的物理属性配置和时间属性配置解耦，在提供设计灵活性的同时，简化MEDL的设计过程，保证系统参数到节点参数传递的一致性。

技术方案：本发明所述的一种面向混合拓扑的TTP/C总线MEDL设计方法，原理为：将TTP/C总线的MEDL设计输入信息划分成集群全局信息、总线节点信息、网络拓扑信息三类，减少各类信息之间的耦合。与已有MEDL设计工具不同，本方案可以任意划分TDMARound中slot的数目和长度，从而实现具有更高实时性的总线通讯调度，缩短用户程序获取网络中其他节点数据的时间。通过将包含全局信息的TDMA时序规划与节点物理属性配置解耦，在完成节点物理属性配置后，可以在slot中添加任意节点，表示该节点占用对应slot所划分的时间进行消息发送，从而提高MEDL设计的通用性与灵活性。总线的网络拓扑信息通过采用描述总线终端与耦合器连接关系的数值矩阵来保存，用户可通过图形化界面来实现网络拓扑配置，也可通过表格的形式直接输入总线终端与耦合器之间的连接关系。

所述方法包括以下步骤：

(1)输入总线集群全局属性信息，包括TDMA Round周期、集群Cycle周期、集群全局时钟单位、通讯速率。

(2)设置总线网络中各节点的物理实体属性，物理实体包含总线终端与耦合器，总线终端为系统中具有自主通讯能力的节点，耦合器负责过滤和转发数据。故所述物理实体属性包含总线终端属性和耦合器属性，总线终端属性包括节点ID、节点名称、应用标识、冷启动标识、永久被动节点标识、消息长度，耦合器属性包括耦合器ID、耦合器名称、端口数量、端口对应成员关系、数据转发延迟。

(3)在步骤(1)输入的总线集群全局属性的约束下，设置slot数目与对应长度。

(4)在对应slot下添加步骤(2)中已配置好的总线终端。

(4.1)任意调整总线终端所处的slot位置，在时分复用机制下，终端所处的slot即表示该节点发送数据占用的时间。

(4.2)同一个slot下添加多个节点，当添加2个及以上节点时，表示启用复用节点功能，需进一步设置节点位于集群Cycle周期下的对应Round序号。

(5)建立步骤(2)中定义的总线终端与耦合器的物理连接关系，配置总线网络拓扑。

(5.1)选取已定义的总线终端或耦合器节点添加到集群中。

(5.2)用数值矩阵来保存总线终端与耦合器之间的连接关系。

(5.3)在生成MEDL时，将对应数值矩阵的连接关系转换为节点之间的数据传输延迟修正参数。

(6)将步骤(1)～(5)输入的配置信息转换TTP/C总线控制器所需的的MEDL文件。

(6.1)用户输入配置信息保存在数据库中，按照事先定义的转换关系生成TTP/C总线控制器所需的MEDL文件。

(6.2)计算延迟修正参数，方法为：查询当前slot对应的发送节点与本节点是否连接在同一个耦合器端口上，若是则直接根据节点之间的线路传输延迟计算延迟修正参数，反之则查询本节点与发送节点间所连接的耦合器数目，根据耦合器数目计算出数据转发延迟，将数据转发延迟与线路传输延迟之和作为延迟修正参数。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种面向混合拓扑的TTP/C总线MEDL设计方法。

一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种面向混合拓扑的TTP/C总线MEDL设计方法。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明将TTP/C总线集群设计输入参数在时间域、物理域与空间域上解耦，兼顾MEDL设计灵活性的同时，降低了MEDL配置的复杂性；

2、本发明实现了系统设计与节点设计的分离，同时又保证了系统设计到节点设计参数传递的一致性；

3、本发明通过引入矩阵法描述网络拓扑信息，为不同节点之间数据收发延迟参数提供了一种便捷的配置管理和计算方法，支持了混合拓扑下高精度时钟同步功能的实现。

附图说明

图1为本发明所述方法的步骤流程图；

图2为一种TTP/C总线混合拓扑网络示意图；

图3是一种节点slot属性配置界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

图2所示的网络拓扑中包含2个耦合器，8个总线终端。其中耦合器A的端口1连接节点1～节点3，端口2连接耦合器B的端口5，端口3连接节点4；耦合器B的端口4连接节点5～节点7，端口6连接节点8。针对图2所示混合网络拓扑，本发明所述的一种面向混合拓扑的TTP/C总线MEDL设计方法包括以下步骤：

(1)配置系统全局参数。主要包含集群规划标识、TDMA Round周期、集群Cycle周期、时间单位、通讯速率等参数。本例中，选取TDMA Round周期为5ms，集群Cycle周期为25ms。

(2)配置节点物理属性。对于总线终端，主要包括节点名称、冷启动允许标识、被动节点标识、消息长度等参数；对于耦合器，主要包括名称、端口数量、转发延迟等参数。

(3)规划总线时序。在步骤(1)设置的TDMARound周期约束下，添加slot信息，主要包括slot长度、数据帧类型、时钟同步修正执行标识等参数。

(4)节点位置分配。在步骤(3)配置的slot处，添加步骤(2)中配置的节点，表示该节点占用当前slot，并且对于复用节点，可进一步设置其对应的TDMA Round序号，如图3所示。

(5)网络拓扑配置。通过数值矩阵表示节点与耦合器的连接关系，得到网络拓扑配置信息如表1所示，在表1中，“连接耦合器X端口号”一列中，非负整数表示所连接的端口序号，“-1”表示该行对应节点与当前耦合器无连接；“到耦合器X距离”一列中的数据表示当前节点到对应耦合器之间的连接最短需要经过多少个耦合器。

表1利用矩阵法描述网络拓扑信息的示例

/>

(6)生成MEDL。完成步骤(1)～(5)中所有配置后，按事先设置的规则对配置参数的一致性进行检查，检查无误后生成TTP/C总线运行所需格式的MEDL。其中，根据步骤(5)中网络拓扑信息计算延迟修正参数时，两个节点之间由耦合器带来的数据转发延迟可由连接两个节点所需耦合器数目乘以单个耦合器转发延迟来获取。