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具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制机制

阅读:712发布:2024-01-23

专利汇可以提供具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制机制专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制机制,它包括:时间确定性总线轮询引擎TCPE机制,链路数据附加传输LDAT机制,以及时间确定性链路数据内存控制LDMC机制。特别的,通过提供的时间确定性轮询周期控制表TCPPCT,实现了对每一从站在给定周期下的严格时间确定性的轮询;通过提供的链路数据附加传输LDAT机制,在保证每一从站在给定周期下的严格时间确定性轮询要求得以实现的前提下,实现了总线管理操作的实时性;通过提供的时间确定性链路数据内存控制LDMC机制,实现了总线数据在传输时间上的优先级和确定性。目前,通过采用本发明提供的具有严格时间确定性数据链路控制机制的DP-NET总线,已经在多个国有大型 发电厂 的多个工程中得到应用。实践证明,本发明所提供的具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制机制,实现了主 控制器 对每一从站在给定周期下的严格时间确定性的数据 访问 ,达到了本发明的目的。,下面是具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制机制专利的具体信息内容。

1.一种具有严格时间确定性的数据链路控制机制,内容包括:
(1)时间确定性总线轮询引擎TCPE机制,具体包括:时间确定性轮询控制TCCP机制;数据链路管理控制DLMC机制;轮询应答控制PRC机制;
(2)链路数据附加传输LDAT机制;
(3)时间确定性链路数据内存控制LDMC机制。
其特征在于:
在内容(1)中,轮询应答控制PRC机制通过提供的时间确定性周期轮询控制机制,实现总线从站的确定性轮询。
还在于在内容(2)中,链路数据附加传输LDAT机制通过提供链路数据附加传输机制,实现总线管理数据在从站过程数据上的附加传输。
还在于在内容(3)中,时间确定性链路数据内存控制LDMC机制提供的逻辑控制数据、紧急数据、总线管理数据缓存机制,实现的总线数据优先级控制。
2.根据权利要求1所述的一种具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制RTDLC机制,其特征在于:在中内容(1),具体还包括一下部分:
(1)创建一种时间确定性轮询周期控制表TCPPCT;
(2)通过TCPPCT实现可调周期轮询控制APPC机制。
3.根据权利要求1所述的一种具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制RTDLC机制,其特征在于:在中内容(2),具体还包括一下部分:
(1)对总线数据的三种分类:逻辑控制数据、紧急数据、以及总线管理数据;
(2)对三类数据的确定性传输:逻辑控制数据做周期确定性传输,紧急数据做优先确定性传输,总线管理数据做非确定性附加传输;
(3)链路数据的附加生成机制;
(4)链路数据的附加解析机制。
4.根据权利要求1所述的一种具有严格时间确定性的DP-NET数据链路控制RTDLC机制,其特征在于:在中内容(3),具体还包括一下部分:
(1)提供三个独立的发送缓存:逻辑控制数据发送缓存、紧急数据发送缓存、以及总线管理数据发送缓存;
(2)提供三个独立的接收缓存:逻辑控制数据接收缓存、紧急数据接收缓存、及总线管理数据接收缓存;
(3)从站独立存储区组SIMAG型缓存,并由其构成的逻辑控制数据发送缓存;
(4)从站联合存储组SUMBG型缓存,并由其构成的逻辑控制数据接收缓存。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种关于DP-NET(Rigid Time Decentralized Peripheral Access Net,简称DP-NET)总线的时间确定性数据链路控制(Time Certainty Data Link Control,简称TCDLC)机制,更加具体地说,涉及一种用于解决主控制器对分布于现场从控制设备的过程控制数据,实现严格时间确定性传输控制的数据链路控制协议,属于现场总线(Fieldbus)领域。

技术背景

现场总线自从诞生以来,已被广泛的应用到工业自动化控制领域中,为工业自动化控制数据传输提供了更为优秀的途径。通过现场总线,分布于现场的智能测控单元和自动化控制系统构成互联通信网络,实现控制系统中现场智能设备过程信号量的数字化传输。它提高了控制信号传输性能,为工业自动化控制系统的现场化、网络化,以及更高的自动化提供了坚实基础

目前现场总线多达百种,很多已经成为国际标准,例如FF、Profibus-DP、CAN-BUS、WorldFIP、InterBus等等。对于实现工业自动化控制的DCS(Distributed Control System,简称DCS)系统来说,现场控制数据获取和控制信号传输的严格时间确定性是一种内在需求。但是目前在该领域,很多已应用的现场总线当遇到大数据量时在该问题上稍显不足。典型的例子,目前DCS系统在发电系统,对于电气量保护控制支持是不够的,其问题就在于现场总线传输大数据量时,保护控制难于做到严格时间确定性。对于该问题,有的从提高数据传输带宽上入手给予解决,也有的从系统应用合理设计入手给予解决。而作为该问题解决方法之一,DP-NET总线从数据链路控制机制入手,实现过程数据严格时间确定性传输控制。

现场总线DP-NET在数据链路控制主体上采用轮询机制,轮询时间严格确定,这与应用很广的Profibus-DP基本是一致的。但DP-NET轮询机制的突出特点是:(1)通过提供总线管理数据与从站过程数据附加轮询机制,实现从站过程数据的严格时间确定性传输的同时,保证总线管理数据的实时传输;(2)通过提供从站严格时间确定性轮询周期控制表机制,实现不同从站不同轮询周期下的严格确定性访问。通过这两个手段优化了主从轮询机制,有效的利用了DP-NET物理链路的高带宽,实现了大过程数据量下DP-NET主站控制器对现场数据的严格时间确定性传输控制,为DCS系统参与发电厂系统电气量保护控制提供了有支持。

发明内容

本发明的目的是:研究开发一种具有自主知识产权,突出解决DCS系统过程数据传输的时间严格确定性这一问题的DP-NET数据链路控制机制。
1、本发明提供了一种具有时间确定性的总线数据链路控制机制TCDLC,它包括:
(1)时间确定性总线轮询引擎(Time Certainty Polling Engine,简称TCPE)机制;
(2)链路数据附加传输(Link Data Appending Transmission,简称LDAT)机制;
(3)时间确定性链路数据内存控制(Link Data Memory Control,简称LDMC)机制。
优选的,所述DP-NET主站数据链路控制协议采用专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,简称ASIC)芯片DPMaster实现,或者采用软件sDPMaster软件实现。
2、本发明提供了一种时间确定性的主从轮询引擎机制RTPE,它包括:
(1)时间确定性轮询控制(Time Certainty Control for Polling,简称TCCP)机制;
(2)数据链路管理控制(Data Link Management Control,简称DLMC)机制;
(3)轮询应答控制(Polling and Response Control,简称PRC)机制。
3、本发明提供了一种时间确定性周期轮询控制机制,包括:
(1)等周期轮询控制(Equal Period Polling Control,简称EPPC)机制;
(2)可调周期轮询控制(Adjustable Polling Period Control,简称APPC)机制。
4、本发明提供了一种时间确定性轮询周期控制表(Time Certainty Polling PeriodControl Table,简称TCPPCT)。
5、本发明提供了一种时间确定性链路数据附加传输机制LDAT,该机制包括:
(1)对总线数据的三种分类:逻辑控制数据、紧急数据、以及总线管理数据;
(2)对三类数据的确定性传输:逻辑控制数据做周期确定性传输,紧急数据做优先确定性传输,总线管理数据做非确定性附加传输;
(3)链路数据的附加生成机制;
(4)链路数据的附加解析机制。
6、本发明提供了一种确定性链路数据存储机制,包括:
(1)提供三个发送缓存:逻辑控制数据发送缓存、紧急数据发送缓存、以及总线管理数据发送缓存;
(2)提供三个接收缓存:逻辑控制数据接收缓存、紧急数据接收缓存、以及总线管理数据接收缓存;
(3)从站独立存储区组(Slave Independent Memery Area Group,简称SIMAG)型缓存;
(4)从站联合存储组(Slave United Memery Block Group,简称SUMBG)型缓存。
现有技术比较,本发明的优点包括以下几个方面:
(1)该时间确定性数据链路控制机制实现了DP-NET总线的严格时间确定性数据传输控制,为DCS系统参与发电厂系统电气量保护控制提供了有力支持。
(2)该时间确定性数据链路控制机制提供了主从轮询周期可调整机制,针对设置的不同从站的轮询周期,实现了多从站不同轮询周期的确定性传输控制,从而降低了总线负荷,提高了总线带宽利用率。
(3)该时间确定性数据链路控制机制实现了高效的DP-NET总线链路的动态维护功能,通过数据链路附加传输机制,实现总线管理数据的实时轮询。在保证了确定数据传输的严格时间确定性前提下,满足了总线节点的动态故障纠错,动态系统升级等基本功能需求。
附图说明
图1表示根据本发明的严格时间确定性的主从轮询引擎机制;
图2表示根据本发明的附加数据生成机制;
图3表示根据本发明的附加数据解析机制;
图4表示根据本发明的总线主站确定性链路数据缓存机制;
图5表示根据本发明的总线主站轮询周期控制表机制。

具体实施方式

本发明的总线主站数据链路控制机制TCDLC由以下部分组成:
1)严格时间确定性总线轮询引擎机制TCPE;
2)链路数据附加传输控制机制LDAT;
3)时间确定性链路数据内存控制机制LDMC。
一、请参照图1,本发明的严格时间确定性的主从轮询引擎机制TCPE由以下部分组成:
1)负责时间确定性轮询控制的TCCP:它由定时器(用P1表示于图中),时间确定性轮询周期控制表TCPPCT(用P8表示于图中),以及轮询模式转换开关MUX(用P11表示于图中)构成;
2)负责轮询应答控制的PRC:它由轮询控制(用P4表示于图中)和应答控制(用P5表示于图中)构成;
3)负责总线链路管理控制的DLMC:它由有序活动从站链(Orderly List of ActiveSalve,简称OLAS)(用P2表示于图中),无序非活动从站链(Disorderly List of InactiveSalve,简称DLIS)(用P3表示于图中),以及数据链路控制DLC(用P6表示于图中)构成。
各部分存在以下工作过程:
1.TCPE工作过程包括以下两个:
a、实现等周期轮询控制EPPC模式下的下一轮询从站的确立过程:
P2:C7(C3,D1)---(1)P11:(C3,MUX=EPPC)C4---(2)
子过程(1),有序动活从站链OLAS确定下一个将要被轮询的从站的过程。收到数据链路控制DLC环节P6发出的控制信号C7后,有序活动从站链P2确定输出下一个要被轮询的从站后,发出该轮询节点轮询确认控制信号C3的同时准备出该从站信息D1,启动时间确定性轮询控制TCCP的工作过程。
子过程(2),实现等周期轮询控制EPPC模式选择的过程。设置选择开关MUX为APPC模式,将该轮询节点轮询确认控制信号C3经环节P11,直接作为下一节点轮询确认控制信号C4输出,启动问询控制环节P4的工作过程。
b、实现可调整周期轮询控制APPC模式下的下一轮询从站的确立过程:
P2:C7(C3,D1)---(1)P11:(C3,MUX=APPC)C3---(2)P8:(C2,C3,D1)C4---(3)
子过程(1),有序动活从站链确定下一个将要被轮询的从站的过程。收到数据链路控制DLC环节P6发出的控制信号C7后,有序活动从站链P2确定输出下一个要被轮询的从站,发出该轮询节点轮询确认控制信号C3的同时准备出该从站信息D1,启动时间确定性轮询控制TCCP的工作过程。
子过程(2),实现可调整周期轮询控制APPC模式选择过程。设置选择开关MUX为APPC模式,环节P11发送该轮询节点轮询确认控制信号C3,启动轮询周期控制表P8工作过程。
子过程(3),轮询周期控制表工作过程。收到轮询节点轮询确认控制信号C3后,轮询周期表P8读取该从站信息D1,对该从站做轮询周期是否到的判断,最后将确认出的结果作为下一节点轮询确认控制信号C4输出,启动问询控制环节P4的工作过程。
2.轮询应答控制PRC工作过程包括以下两个:
a、完成时间严格确定性问询控制过程:
P4:(C4,D0)C8---(1)P4:(C4,D1)(C10,D5)---(2)P4:(C5,D2)(C11,D5)---(3)P4:(C8,D3)(C11,D5)---(4)
子过程(1),实现轮询操作确认的过程。收到TCCP发出的下一节点轮询确认控制信号C4后,问询控制环节P4读取确认信息D0并处理,如果D0指示不存在需要轮询的下一从站时,P4反馈重新确定下一轮询信息的请求控制信号C8,启动数据链路控制DLC环节P6的工作过程。
子过程(2),实现确定从站的过程数据问询控制的过程。收到TCCP发出的下一节点轮询确认控制信号C4后,问询控制环节P4读取确认信息D0后并处理,如果D0指示需要对确认出的下一从站轮询时,读取该从站信息D1,在准备好该轮询从站信息D5的同时,输出过程数据发送控制信号C10,启动时间确定性内存控制LDMC工作过程。
子过程(3),实现未知从站的问询控制的过程。收到DLC环节确定的非活动从站轮询请求控制信号C5后,问询控制环节P4读取该非活动从站信息D2并处理,准备出该轮询从站信息D5的同时,输出链路数据附加控制信号C11,启动附加发送控制环节的工作过程。
子过程(4),实现总线链路管理问询控制的过程。收到DLC环节确定的总线管理信息轮询请求控制信号C8后,问询控制环节P4读取管理问询信息D3并处理,在准备出该管理轮询信息D5的同时,输出链路数据附加控制信号C11,启动附加发送控制环节的工作过程。
b、完成时间确定性应答控制的过程:
P5:(C14,D7)→(C9,D6)
由链路数据附加传输LDAT的附加接收控制环节P8,发出的链路应答数据接收请求控制信号C14,触发应答控制环节P5读取链路应答数据D7,完成应答控制过程。最后将处理过的链路应答数据D6做输出准备,同时输出链路管理请求控制信号C9,启动数据链路控制DLC的工作过程。
3.数据链路管理控制DLMC包括以下工作过程:
P6:C1C7---(1)P6:C8C6---(2)P6:C8(C8,D3)---(3)P6:(C9,D6)(C6,C7,D3)---(4)P2:(C7,D3)---(5)P3:(C6,D3)---(6)
子过程(1),实现启动下一轮询活动从站的确定工作的过程。在收到定时器P1发出的定时轮询控制信号C1后,数据链路控制DLC环节P6在输出下一轮询活动从站确定请求数据D3的同时,发送控制信号C7,启动活动从站链P2进行下一需轮询的活动从站的确定工作过程。
子过程(2),实现启动下一轮询非活动从站的确定工作的过程。在收到问询控制环节P4反馈的重新确定轮询信息控制信号C8后,当不存在总线链路控制轮询需求时,数据链路控制DLC环节P6在输出下一轮询活动从站确定请求数据D3的同时,输出控制信号C6,启动无序非活从站链P3进行下一需初始化的非活动从站的确定工作过程。
子过程(3),实现启动总线链路控制轮询信息的确定工作的过程。在收到轮询控制P4反馈的重新确定轮询信息信号C8后,当存在总线管理需求时,数据链路控制DLC环节P6优先输出要问询的管理数据D3,同时发送总线管理数据轮询请求信号C8,启动问询控制环节P4进行总线链路管理信息的轮询工作过程。
子过程(4),实现数据链路维护的过程。在收到应答控制环节P5发送的链路应答处理请求控制信号C9后,数据链路控制DLC环节P6读取P5准备的链路应答数据D6。根据链路应答数据D6和对应的子过程(3)所问询的链路管理数据,完成以下数据链路管理子过程:
1)实现数据链路管理控制过程。根据子过程(3)所做的数据链路管理控制问询,和链路应答信息,进行状态查询、配置校验、故障诊断、统计记录、链路冗余仲裁等管理控制工作,将其结果以数据D3输出,并发出控制信号C7,启动有序活动从站链P2的从站维护过程。
2)实现总线对从站动态添加操作的确定过程,也即实现总线从站“热插”控制的确定过程。根据子过程(3)所做的总线链路非活动从站问询和链路应答情况,做出从站做“热插”操作的判断后,发出从站从非活动链删除请求数据D3的同时,发送控制信号C6启动无序动态非活动链P3的工作过程。然后发出从站加入活动链请求数据D3的同时,发送控制信号C7,启动有序活动从站链P2的工作过程。
3)实现总线对从站动态删除操作的确定过程,也即实现总线从站“热拔”控制的确定过程。根据总线链路状态管理过程和总线链路冗余管理过程,做出从站离线判断后,输出从站从活动链删除请求信息D3的同时,发出控制信号C7启动有序活动从站链P2的工作过程。然后在输出从站加入非活动从站链信息D3的同时,发出控制信号C6启动无序非活动链P3的工作过程。
子过程(5),实现有序活动从站链的维护过程。收到总线链路管理环节发出的活动从站管理信号C7后,有序活动从站链环节P2读取总线链路管理环节发送的从站信息D3。根据D3的数据,有序活动从站链的维护过程包括以下子过程:
1)实现从站加入主站活动链的过程。如果D3表示从站做“热插”操作,P2根据从站轮询周期大小做活动从站链节点有序添加操作,实现从站加入主站活动链的过程。
2)实现从站从主站活动链删除的过程。如果D3表示从站做“热拔”操作,P2做有序活动从站链节点有序删除操作,实现活动从站删除的过程。
3)实现活动从站管理控制信息维护过程。如果D3表示从站管理控制信息更新,P2做将更新所维护的从站信息,实现活动从站管理控制信息维护过程。
子过程(6),完成非活动从站链的维护过程。收到总线链路管理环节发出的非活动从站管理信号C6后,非活动从站链环节P3读取总线链路管理环节发送的从站信息D3。根据D3的数据,非活动从站链的维护过程包括以下子过程:
1)实现从站加入主站非活动链的过程。如果D3表示从站做“热拔”操作,P2将该从站做链节点添加操作,实现从站加入主站非活动链的过程。
2)实现从站从主站非活动链删除的过程。如果D3表示从站做“热插”操作,P2做非活动从站链节点有序删除操作,实现从站从主站非活动链删除的过程。
二、再请参照图1,本发明的确定性链路数据附加传输机制LDAT由以下部分组成:
1)链路数据附加发送控制环节(用P7表示于图中)
2)链路数据附加接收控制环节(用P8表示于图中)
各部分存在以下工作过程:
1、链路数据附加发送控制包括以下过程:
P7:(C13,D8,D9,D10)(C22,D14)---(1)P7:(C11,D5)(C22,D14)---(2)P7:(C11,C13,D5,D8,D9,D10)(C22,D14)---(3)
子过程(1),实现过程数据附加发送的过程。在LDMC发送优先控制环节P18输出的附加发送请求信号C13触发下,附加发送环节P7读取P18控制输出的最高优先级数据D8,D9,或D10,根据附加数据生成机制实现过程数据的封处理。输出附加完成的链路帧D14,同时输出发送控制信号信号C22,启动串行数据发送单元SDSTC的工作过程。
子过程(2),实现链路管理轮询数据的附加送过程。在链路管理控制数据附加发送请求信号C11的触发下,附加发送环节P7读取链路管理轮询数据D5,通过附加数据生成机制完成管理轮询数据的封帧处理,输出附加完成的链路帧D14,同时输出发送控制信号信号C22,启动串行数据发送单元SDSTC的工作过程。
子过程(3),实现链路管理数据与应用数据的附加送过程。在LDMC发送优先控制环节P18输出的附加发送请求信号C13触发后,附加发送环节读取P18控制输出的最高优先级数据D8,D9,或D10。如果此时收到链路管理数据附加发送请求信号C11,同时从数据链路控制DLC环节P6读取到链路管理轮询数据D5,则通过附加数据生成机制附加到过程数据。最后输出附加完成的链路帧D14,同时输出发送控制信号信号C22,启动串行数据发送单元SDSTC的工作过程。
2、链路数据附加接收控制包括以下过程:
P7:(C23,D15)(C14,D7)---(1)P7:(C23,D15)(C23,D11,D12,D13)---(2)
子过程(1),实现应答数据中链路控制管理信息的附加接收过程。在附加接收控制环节P8收到SDSTC发出的字符流数据接收信号C23后,通过数据D15接收完整链路数据帧后,完成应答数据中链路控制管理信息的解析接收。最后输出应答接收信号C14,并准备输出应答数据中链路控制管理信息D7。
子过程(2),实现应答过程数据的附加解析接收过程。在附加接收控制环节P8收到SDSTC发出的字符流数据接收信号C23后,通过数据D15接收完整链路数据帧后,完成接收数据中应答过程数据的解析接收。最后输出应答接收信号C14,并准备输出应答过程数据D11,D12,或D13。
三、再请参照图1,本发明的确定性链路数据存储机制TCMC由以下部分组成:
1)发送优先级控制环节(用P18表示于图中);
2)接收优先级控制环节(用P19表示于图中);
3)紧急数据发送缓存(用P12表示于图中);
4)逻辑控制数据发送缓存(用P13表示于图中);
5)总线管理数据发送缓存(用P14表示于图中);
6)紧急数据接收缓存(用P15表示于图中);
7)逻辑控制数据接收缓存(用P16表示于图中);
8)总线数据接收缓存(用P17表示于图中);
各部分存在以下工作过程:
1、发送优先级控制包括以下过程
P18:C10(C13,D16,D8)---(1)P18:C10(C13,C17,D9)---(2)P18:C10(C13,C18,D10)---(3)P18:C10(C13,C17,C18,D9,D10)---(4)
子过程(1),实现紧急数据的优先发送控制。在优先级发送控制环节P18收到的紧急数据发送请求信号C10后,输出紧急数据发送缓存P12发送许可信号C16,同时输出附加发送控制信号C13,触发附加发送环节P7读取紧急数据D8进行附加发送。
子过程(2),实现逻辑控制数据的发送控制。在优先级发送控制环节P18收到的非紧急数据发送请求信号C10后,输出逻辑控制数据发送缓存P13发送许可信号C17,同时输出附加发送控制信号C13,触发附加发送环节P7读取逻辑控制数据D9进行附加发送。
子过程(3),实现总线管理数据的发送控制。在优先级发送控制环节P18收到的非紧急数据发送请求信号C10后,如果不存在逻辑控制数据而存在总线管理数据发送时,则输出总线管理数据发送缓存P14发送许可信号C18,同时输出附加发送控制信号C13,触发附加发送环节P7读取总线管理数据D10进行附加发送。
子过程(4),实现逻辑控制与总线管理数据的附加发送控制。在优先级发送控制环节P18收到的非紧急数据发送请求信号C10后,如果存在逻辑控制数据和总线管理数据发送时,则输出逻辑控制数据发送缓存P13发送许可信号C17和总线管理数据发送缓存P14发送许可信号C18,同时输出附加发送控制信号C13,触发附加发送环节P7读取逻辑控制数据D9和总线管理数据D10进行附加发送。
2、接收优先级控制包括以下过程
P19:C15(C19,D11)---(1)P19:C15(C20,D12)---(2)P19:C15(C21,D13)---(3)
子过程(1),实现紧急数据的接收控制。在优先级发送控制环节P19收到的紧急数据接收请求信号C15后,输出紧急数据接收缓存P15发送许可信号C19,触发紧急数据接收缓存P15读取紧急数据D11。
子过程(2),实现逻辑控制数据的接收控制。在优先级发送控制环节P19收到的逻辑控制数据接收请求信号C15后,输出逻辑控制数据接收缓存P16发送许可信号C20,触发逻辑控制数据接收缓存P16读取逻辑控制数据D12。
子过程(3),实现总线管理数据的接收控制。在优先级发送控制环节P19收到的总线管理数据接收请求信号C15后,输出总线管理数据接收缓存P17发送许可信号C21,触发总线管理数据接收缓存P17读取总线管理数据D13。
四、请参照图2,本发明的链路附加数据报文生成机制包括以下部分:
1)附加数据生成FIFO(用P4表示于图中);该FIFO由附加数据帧头部分、常规数据部分,以及附加数据部分组成。
2)链路数据附加生成控制(用P1表示于图中);
附加数据报文生成存在以下过程:
P1:(C1,C2,D5)D8---(1)P1:(C1,C2,D5)(C3,C4)---(2)P2:(C3,D6)D9---(3)P3:(C3,D7)D10---(4)P1:C5---(5)
子过程(1),实现生成链路数据帧头的过程。根据所启动的轮询数据,链路数据附加发送控制P1读取必要的轮询链路数据信息D5,生成对应的数据帧头D8,并写入附加数据生成FIFO的附加数据帧头部分。
子过程(2),决定轮询数据发送方式的过程。链路数据附加发送控制P1在启动数据链路控制数据发送信号C1和TCMC输出的过程数据发送请求控制信号C2的触发下,分别发出常规数据拷贝启动信号C3或者附加数据拷贝启动信号C4。
子过程(3),表示生成常规链路数据的过程。在链路数据附加发送控制P1发出的常规数据拷贝启动信号C3触发下,根据逻辑控制数据做周期确定性传输,紧急数据做优先确定性传输,总线管理数据和数据链路管理控制数据做非确定性附加传输的原则,以及确定性数据做常规数据发送,非确定性做附加发送原则,读取要作为常规数据轮询的数据信息D6,作为对应的常规数据D9,写入附加数据生成FIFO的常规数据部分。
子过程(4),表示生成常规链路数据的过程。在链路数据附加发送控制P1发出的附加数据拷贝启动信号C4触发下,根据逻辑控制数据做周期确定性传输,紧急数据做优先确定性传输,总线管理数据和数据链路管理控制数据做非确定性附加传输的原则,以及确定性数据做常规数据发送,非确定性做附加发送原则,读取要作为附加轮询的数据信息D7,作为对应的附加数据D10,写入附加数据生成FIFO的附加数据部分。
子过程(5),启动附加数据的发送控制。链路数据附加发送控制P1发送控制信号C5,启动并控制附加数据生成FIFO数据的发送过程。
五、请参照图3,本发明的链路附加数据报文解析机制包括以下部分:
1)附加数据解析FIFO(用P4表示于图中);该FIFO由附加数据帧头部分、常规数据部分,以及附加数据部分组成。
2)链路数据附加解析控制(用P1表示于图中)。
附加数据报文解析存在一下过程:
P1:(C1,D8)(C2,C3)---(1)P1:(C1,D8)(C4,D5)---(2)P2:(C2,D9)D6---(3)P3:(C3,D10)D7---(4)P1:C5---(5)
子过程(1),附加数据解析决策过程。链路数据接收信号C1触发链路数据附加解析控制P1,完成链路附加数据D8的接收解析。根据D8的解析产生常规数据拷贝控制信号C2或附加数据拷贝控制信号C3。
子过程(2),数据链路管理控制数据解析过程。链路数据接收信号C1触发链路数据附加解析控制P1,完成链路附加数据D8的接收解析,解析出链路管理控制数据D5的同时,发送应答启动信号C4到应答控制环节。
子过程(3),常规数据解析过程。常规数据解析拷贝环节P2,在常规数据拷贝控制信号C2的触发下,完成常规数据的解析过程,并向TCMC环节输出常规数据D6。
子过程(4),附加数据解析过程。附加数据解析拷贝环节P3,在附加数据拷贝控制信号C3的触发下,完成附加数据的解析过程,并向TCMC环节输出附加数据D7。
子过程(5),启动解析数据的接收过程。链路数据附加解析控制P1,在完成数据解析控制后,向SSMS发送解析数据接收信号C5。
六、请参照图4,本发明的从站独立存储区组SIMAG型缓存实现如下:
1)SIMAG型缓存由对应于从站的独立存储区组构成;
2)每一组独立存储区,对应于一个从站数据线性表队列;
3)每一个组单元的线性表队列中每一线性表单元,对应一个从站的链路数据报文;
4)SIMAG型缓存的组个数、线性表队列长度,以及线性表长度可配置;
5)逻辑数据发送缓存以及总线管理数据发送缓存采用SIMAG型缓存实现。
七、再请参照图4,本发明的从站联合存储块组SUMBG型缓存实现如下:
1)SUMBG型缓存由多级从站联合存储块组构成;
2)每一个从站联合存储块由对应于每一从站的线性表为单元组成;
3)每一个从站联合存储块的线性表单元,对应于一个从站的链路数据报文;
4)SUMBG型缓存的块个数、线性表长度可配置;
5)对于SUMBG缓存数据的读取,始终提供拥有最新链路数据的存储块数据;
6)对于SUMBG缓存数据的写入,始终提供空的存储块。
7)逻辑控制数据采用SUMBG型缓存实现。
八、请参照图5,本发明的时间确定性轮询周期控制表TCPPCT实现如下:
1)时间确定性轮询周期控制表TCPPCT是一个关于从站周期与从站地址的二维表;
2)表中的每一行对应于全部从站的周期构成的有序周期线性表中的一个值;
3)表中每一单元包含从站地址和从站轮询许可标志两个信息;
4)每一从站对应于二维表中一个单元;
5)表中同一行里的从站具有相同的轮询优先级;
6)表中轮询周期越小,具有的轮询优先级越高。
轮询周期控制表TCPPCT的操作包括以下部分:
1)周期控制表中从站轮询许可标志刷新过程;
在定时器发出的定时信号驱动下,根据计算已经过去的时间是否等待表中某一行的周期值后,将该行对应的从站的所有从站的轮询许可标志置位。
2)周期控制表从站轮询许可标志访问过程;
通过从站轮询周期和地址找到对应的单元,读取访问标志的值,读取之后标志清零。
3)周期控制表单元添加过程;
根据从站的访问周期,找到表中所应添加的位置,做二维表单元添加操作。
4)周期控制表单元删除过程;
根据从站的地址,找到表中所应的位置,做二维表单元删除操作。
九、本发明的提供的等周期轮询控制EPPC模式实现原则如下:
1)每个轮询时隙相等;
2)每个时隙轮询活动从站链中的下一个从站;
3)在活动从站链中保留一个空从站节点;
4)在空节点轮询时轮询紧急数据;
5)支持活动从站动态添加和删除。
十、本发明的提供的等周期轮询控制APPC模式实现原则如下:
1)每个轮询时隙相等;
2)每个活动从站可以任意设置为轮询时隙整数倍的轮询周期;
3)未设置轮询周期的所有从站被赋予,均分扣除掉被所有已设置轮询周期从站所占有的轮询时隙之后剩余的轮询总时隙,并换算为轮询周期之后的轮询周期值;
4)每个时隙对轮询周期控制表TCPPCT中最高优先级从站进行轮询;
5)保留固有轮询时隙作为紧急数据发送使用;
6)支持活动从站动态添加和删除时,对未设置轮询周期从站的轮询周期值,按照原则3)自动调整;
7)支持活动从站动态添加和删除时,对轮询周期表TCPPCT的更新。
十一、通过以上机制实现的严格时间确定分布式外围设备访问现场总线,实现的典型技术指标作如下:
1)采用总线波特率典型速度为5Mbps,最大轮询数据帧长度200B,最小轮询间隔为500us,有效过程数据传输带宽最大可达4Mbps,最小控制周期达可达1ms;
2)若采用从站最大节点个数为127,则最大控制周期不超过64ms;
3)从站轮询周期与从站个数存在此关系:所有从站访问频率之和满足如下关系:
1/T1*N1+1/T2*N2+……1/Tk*Nk≤2x103-C.(C为总线管理常数,小于100)满足这个条件,将实现主站对从站的严格时间确定性访问。
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