[发明专利]有效及可靠地传输时间触发以太网信息的通信方法及设备

说明书

技术领域

本发明是关于在分布式实时系统内传输时间触发以太网信息的通信方法，该系统包括多 部节点计算机，其中每部节点计算机带有至少一个以太网控制器，以太网控制器通过数据线 直接与被明确地分配给该节点计算机的时间触发星形耦合器的端口连接，并且其中多个时间 触发星形耦合器可直接或间接地通过一条或多条数据线互相连接以形成封闭的时间触发网 络。

此外，本发明是关于在上述通信方法中用时间触发星形耦合器传播以太网信息。

背景技术

在过去20年，电气与电子工程师协会(IEEE)以太网标准802.3[5]获得广泛接受，而由于 个人计算机领域中当前的以太网控制器拥有庞大市场，以致以以太网为基础的通信系统的价 格大幅下降。由于价格原因，以太网在实时数据处理上的使用亦日益增加。第EP 1512254 号欧洲专利[4]公开了一种方法，该方法使得在已扩展的以太网系统(以下称为TT(时间触发) 以太网)内传输具有良好实时特性的时间触发信息变得可能。

在时间触发以太网[4]中，在两类信息-传统以太网信息(以下称为ET(事件触发)信息)和新 型时间触发信息-之间作出区分。时间触发信息的特点是其在以太网类别域中包含IEEE以太 网标准管理[5]授权的位元模式(位元模式88d7)。当事件触发信息(即传统以太网信息)来自于 时间上不协调的开放环境而因此可能互相之间有时间冲突时，在时间触发以太网中所有的时 间触发信息被假定为能在封闭的时间触发网络中按照预先设定的排程传输而不会相互妨碍。 该封闭的时间触发网络包括多部通过一个或多个时间触发星形耦合器通信的节点计算机。

因为两个时间触发信息之间的时间差距必须大于精确度П的两倍，以能够排除任何TT信 息冲突的可能性[2]，所以时间触发以太网[4]中时间触发信息传输有用数据的效率很大程度上 取决于节点计算机中时间触发以太网控制器的时间同步的精确度П[6]。硬件支援[1]需要非常 精确的时间同步大约在1μsec范围内)，在市面上的以太网控制器商品中没有发现这种精确的 时间同步。如果在软件中进行时间同步，则难以实现高于50μsec的精确度，即为了排除时间 触发网络中时间触发信息冲突的可能性，在两个时间触发以太网信息之间必须安排至少 100μsec的时间差距。如果假定在100兆比特(Mbit)/秒的以太网系统中，多数时间触发信息 的传输时间都大大短于100μsec，则当使用市面上的以太网控制器商品时，有用数据的效率 就可能远低于50％。

发明内容

本发明的目的是提高分布式实时计算机系统内有用数据的速率以及数据安全性，在该系 统内节点计算机通过例如EP 1 512 254号专利所公开的时间触发以太网信息通信。

本发明通过网络发送时间，例如周期性网络发送时间(其由排程器预先分配给各个时间触 发以太网信息)，实现本发明的这一目的，其中时间触发星形耦合器的端口把从节点计算机到 达的时间触发以太网信息延迟至其系统时间中这类时间触发以太网信息的下一网络发送时 间，并且端口正是在这一网络发送时间把该时间触发以太网信息发送入该时间触发网络或在 始于这一网络发送时间向上的确实限定时段内把该时间触发以太网信息发送入该时间触发网 络中。

因而在信息的节点计算机发送时间(KNSZPKT)和网络发送时间(NWSZPKT)之间作出区 分。按照本发明，建议调校时间触发星形耦合器，以致从节点计算机到达的时间触发以太网 信息在时间触发星形耦合器的智能端口被延迟至NWSZPKT，以便接着能够恰好在 NWSZPKT把它发送到时间触发网络中。根据发送节点计算机的系统时间解读的KNSZPKT 必须比NWSZPKT适时地先存在，以致于无论如何(也就是即使节点计算机和时间触发星形耦 合器的系统时间在精确度差距[6]的极限)，信息的起始处都在由时间触发星形耦合器中的系统 时间解读的NWSZPKT时到达时间触发星形耦合器。在KNSZPKT和NWSZPKT之间，还可 通过时间触发星形耦合器的智能端口对到达的时间触发信息进行时间和语义检查以改进故障 检验。由于节点计算机和时间触发星形耦合器形成了两个分开的故障容纳区域[7，3]，所以可 通过检查独立时间触发星形耦合器中的信息以减低错误信息的故障传播的可能性。此外，时 间触发星形耦合器的智能端口可对从节点计算机到达的信息进行编码，以致时间触发信息以 编码的形式在网络中传输。

其它有利实施例在从属权利要求中提出。