本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，涉及一種tsn交換器的數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（time?sensitive?network，tsn）是由ieee?802.1?tsn任務(wù)組制定的一系列ieee?802以太網(wǎng)子標(biāo)準(zhǔn)集，它以傳統(tǒng)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，在支持be（best?effort，盡力而為）流量的同時(shí)，能夠保證關(guān)鍵流量的傳輸不受影響。tsn時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)繼承了傳統(tǒng)以太網(wǎng)規(guī)范簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、能夠支持高速的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能夠保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)的高效可靠處理，滿足在無人駕駛、工業(yè)控制等一些低延遲高可靠傳輸領(lǐng)域中的應(yīng)用。tsn交換器作為時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)中的橋設(shè)備，對(duì)數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間延遲要求較高。

2、文獻(xiàn)《純硬件ieee?1588v2精確時(shí)間同步系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》針對(duì)對(duì)等延遲接收控制功能提出了設(shè)計(jì)方法，但未涉及多端口交換接收存儲(chǔ)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種tsn交換器的數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)控制方法和系統(tǒng)，以解決未涉及多端口交換接收存儲(chǔ)的技術(shù)問題，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)幀的多端口的交換接收與存儲(chǔ)，有利于減少數(shù)據(jù)幀接收延遲，提高了數(shù)據(jù)幀處理效率。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種tsn交換器的數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)控制方法，包括以下步驟：

4、在交換器的端口為數(shù)據(jù)幀的前段添加時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，得到含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀；

5、根據(jù)含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀獲取狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息判斷數(shù)據(jù)幀的類型，所述數(shù)據(jù)幀的類型包括ptp數(shù)據(jù)幀、st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀；

6、對(duì)于ptp數(shù)據(jù)幀，從數(shù)據(jù)幀中提取出有效信息并完成解析后，將解析結(jié)果送入pm子系統(tǒng)，完成本地時(shí)鐘授時(shí)校準(zhǔn)；

7、對(duì)于st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀，提取數(shù)據(jù)幀信息并進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果獲取轉(zhuǎn)發(fā)端口類型，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行單端口轉(zhuǎn)發(fā)或多端口轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型請(qǐng)求相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)。

8、進(jìn)一步的，所述根據(jù)含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀獲取狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息判斷數(shù)據(jù)幀的類型，具體如下：

9、從含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀中剝離提取狀態(tài)信息；

10、對(duì)狀態(tài)信息進(jìn)行解析；

11、根據(jù)狀態(tài)信息的解析結(jié)果判斷數(shù)據(jù)幀的類型。

12、進(jìn)一步的，所述對(duì)于ptp數(shù)據(jù)幀，對(duì)各個(gè)端口接收到的ptp數(shù)據(jù)幀進(jìn)行獨(dú)立處理。

13、進(jìn)一步的，所述對(duì)于st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀，在st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)完成時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度向發(fā)送隊(duì)列寫入數(shù)據(jù)幀描述符信息，數(shù)據(jù)幀描述符信息包括數(shù)據(jù)幀在存儲(chǔ)區(qū)的位置、長(zhǎng)度和類型；

14、所述對(duì)于st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀信息的解析、轉(zhuǎn)發(fā)端口類型的獲取與數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)均為二級(jí)流水處理方式，在進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)幀的同時(shí)開始對(duì)下一幀進(jìn)行解析。

15、進(jìn)一步的，所述cfg數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至配置端口并提取數(shù)據(jù)幀信息完成本地配置功能。

16、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)具體如下：

17、根據(jù)數(shù)據(jù)幀類型、轉(zhuǎn)發(fā)端口數(shù)量的不同將數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)劃分為單端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)和多端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)；

18、所述單端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)包括st/rc單端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)和be/cfg單端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)

19、所述單端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)為每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)端口單獨(dú)設(shè)置；

20、所述多端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)為各端口共享使用。

21、進(jìn)一步的，所述根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型請(qǐng)求相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)，具體如下：

22、根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)，所述數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)包含多個(gè)固定規(guī)格的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頁；

23、對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)頁進(jìn)行初始化，得到初始化后的空白存儲(chǔ)頁；

24、將各空白存儲(chǔ)頁的首地址作為鏈表節(jié)點(diǎn)順次相連；

25、進(jìn)行數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)時(shí)，從鏈表頭部開始，取出匹配數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度數(shù)量的存儲(chǔ)頁分配給當(dāng)前數(shù)據(jù)幀完成數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)，并從鏈表中刪除已使用的存儲(chǔ)頁；

26、完成數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)后，將釋放的存儲(chǔ)頁地址作為節(jié)點(diǎn)插入鏈表尾部，作為新的空白存儲(chǔ)頁待用。

27、進(jìn)一步的，所述進(jìn)行數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)時(shí)，從鏈表頭部開始，取出匹配數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度數(shù)量的存儲(chǔ)頁分配給當(dāng)前數(shù)據(jù)幀完成數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)，并從鏈表中刪除已使用的存儲(chǔ)頁，具體如下：

28、發(fā)起存儲(chǔ)請(qǐng)求，存儲(chǔ)請(qǐng)求信息包括：幀頭指示、幀長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)有效指示和幀尾指示；

29、根據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求信息分配匹配數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度數(shù)量的存儲(chǔ)頁；

30、將前數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)至匹配數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度數(shù)量的存儲(chǔ)頁；

31、并從鏈表中刪除已使用的存儲(chǔ)頁。

32、進(jìn)一步的，所述交換器的端口設(shè)有8個(gè)發(fā)送隊(duì)列，按照數(shù)據(jù)幀類型分為st數(shù)據(jù)幀隊(duì)列、rc數(shù)據(jù)幀隊(duì)列和be/cfg數(shù)據(jù)幀隊(duì)列，每種數(shù)據(jù)幀隊(duì)列的數(shù)量及優(yōu)先級(jí)可配置；

33、發(fā)送隊(duì)列中不存放數(shù)據(jù)幀，僅存放寫入的數(shù)據(jù)幀描述符信息；

34、所述對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行單端口轉(zhuǎn)發(fā)或多端口轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，按照當(dāng)前發(fā)送隊(duì)列中首個(gè)描述符包含的地址指向，讀取數(shù)據(jù)幀并轉(zhuǎn)發(fā)出去。

35、第二方面，本發(fā)明提供一種tsn交換器的數(shù)據(jù)接收與轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，包括：

36、數(shù)據(jù)幀獲取模塊：用于在交換器的端口為數(shù)據(jù)幀的前段添加時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，得到含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀；

37、數(shù)據(jù)幀的類型判斷模塊：用于根據(jù)含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀獲取狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息判斷數(shù)據(jù)幀的類型，所述數(shù)據(jù)幀的類型包括ptp數(shù)據(jù)幀、st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀；

38、ptp數(shù)據(jù)幀處理模塊：用于對(duì)于ptp數(shù)據(jù)幀，從數(shù)據(jù)幀中提取出有效信息并完成解析后，將解析結(jié)果送入pm子系統(tǒng)，完成本地時(shí)鐘授時(shí)校準(zhǔn)；

39、數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)模塊：用于對(duì)于st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀，提取數(shù)據(jù)幀信息并進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果獲取轉(zhuǎn)發(fā)端口類型，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行單端口轉(zhuǎn)發(fā)或多端口轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型請(qǐng)求相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

41、1、本發(fā)明在交換器的端口為數(shù)據(jù)幀的前段添加時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，得到含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀，便于在端口接收到有效的數(shù)據(jù)狀態(tài)信息后快速完成對(duì)數(shù)據(jù)幀的分類判斷，解析出當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的分類結(jié)果，有利于減少數(shù)據(jù)幀接收延遲，提高了數(shù)據(jù)幀處理效率。根據(jù)含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀獲取狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息判斷數(shù)據(jù)幀的類型，所述數(shù)據(jù)幀的類型包括ptp數(shù)據(jù)幀、st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀。對(duì)于ptp數(shù)據(jù)幀，從數(shù)據(jù)幀中提取出有效信息并完成解析后，將解析結(jié)果送入pm子系統(tǒng)，完成本地時(shí)鐘授時(shí)校準(zhǔn)，確保了交換器的本地時(shí)鐘能夠與網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備保持同步。對(duì)于st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀，提取數(shù)據(jù)幀信息并進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果獲取轉(zhuǎn)發(fā)端口類型，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行單端口轉(zhuǎn)發(fā)或多端口轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型請(qǐng)求相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)。避免了存儲(chǔ)訪問沖突，并確保了數(shù)據(jù)幀在轉(zhuǎn)發(fā)過程中的完整性和可靠性。本發(fā)明通過添加時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽、快速分類數(shù)據(jù)幀、處理ptp數(shù)據(jù)幀以進(jìn)行時(shí)間同步以及根據(jù)數(shù)據(jù)幀類型和轉(zhuǎn)發(fā)端口類型進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)，有效地提高了tsn交換器的實(shí)時(shí)性、可靠性和性能，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)幀的多端口的交換接收與存儲(chǔ)，有利于減少數(shù)據(jù)幀接收延遲，提高了數(shù)據(jù)幀處理效率。

42、2、對(duì)于ptp數(shù)據(jù)幀，對(duì)各個(gè)端口接收到的ptp數(shù)據(jù)幀進(jìn)行獨(dú)立處理，互不干擾，能夠最大限度滿足tsn網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性要求。

43、3、對(duì)于st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀信息的解析、轉(zhuǎn)發(fā)端口類型的獲取與數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)均為二級(jí)流水處理方式，在進(jìn)行存儲(chǔ)數(shù)據(jù)幀的同時(shí)開始對(duì)下一幀進(jìn)行解析，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)幀處理效率。

44、4、本發(fā)明單端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)為每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)端口單獨(dú)設(shè)置，多端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)為各端口共享使用，避免在數(shù)據(jù)幀接收、存儲(chǔ)時(shí)產(chǎn)生沖突，每個(gè)端口可以分別進(jìn)行讀取操作，避免錯(cuò)過允許發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)隙間隔。

45、5、本發(fā)明系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)幀獲取模塊、數(shù)據(jù)幀的類型判斷模塊、ptp數(shù)據(jù)幀處理模塊和數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)模塊。數(shù)據(jù)幀獲取模塊用于在交換器的端口為數(shù)據(jù)幀的前段添加時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，得到含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀；數(shù)據(jù)幀的類型判斷模塊用于根據(jù)含有時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)幀獲取狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息判斷數(shù)據(jù)幀的類型，所述數(shù)據(jù)幀的類型包括ptp數(shù)據(jù)幀、st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀；ptp數(shù)據(jù)幀處理模塊用于對(duì)于ptp數(shù)據(jù)幀，從數(shù)據(jù)幀中提取出有效信息并完成解析后，將解析結(jié)果送入pm子系統(tǒng)，完成本地時(shí)鐘授時(shí)校準(zhǔn)；數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)模塊用于對(duì)于st/rc數(shù)據(jù)幀和be/cfg數(shù)據(jù)幀，提取數(shù)據(jù)幀信息并進(jìn)行解析，根據(jù)解析結(jié)果獲取轉(zhuǎn)發(fā)端口類型，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行單端口轉(zhuǎn)發(fā)或多端口轉(zhuǎn)發(fā)，根據(jù)獲取的轉(zhuǎn)發(fā)端口類型請(qǐng)求相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀存儲(chǔ)。各個(gè)模塊相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)幀的多端口的交換接收與存儲(chǔ)，有利于減少數(shù)據(jù)幀接收延遲，提高了數(shù)據(jù)幀處理效率。