[发明专利]一种交通领域的带同步时钟功能的以太网发帧装置

权利要求书

1.一种交通领域的带同步时钟功能的以太网发帧装置，包括：发帧设备和整形设备，其中发帧设备的发送接口与整形设备的接收端口之间通过网线连接，其特征在于：

整形设备包括接收端口、发送端口、接收调度表存储结构、发送调度表存储结构、接收引擎、发送引擎、优先级仲裁结构、上位机适配器、实时数据缓存区、时钟同步控制结构、数据传递结构和调度表控制引擎，其中：

接收接口用于接收发帧设备发送的数据帧，并在数据帧上盖上时间戳；

发送接口用于在规定的时刻发送数据帧；

接收调度表存储结构用于存储该端口接收数据帧的接收调度表；

接收引擎用于从接收调度表存储中获取当前实时数据的接收窗口开启时间、接收窗口关闭时间、实时数据帧编号、数据帧长度、实时数据缓存区编号和下一条目的接收窗口开启时间；根据数据帧上的时间戳及数据帧的内容与调度表中时间窗口、实时数据帧编号、数据帧长进行匹配，若成功则将实时数据传输到调度表对应的缓存区中，否则将帧丢弃；

发送调度表存储结构用于存储该端口发送数据帧的发送调度表；

发送引擎用于在调度表中的发送时间点将实时数据从实时数据缓存区中发送出去，并且将下一个实时数据发送时间点报告给优先级仲裁结构；

优先级仲裁结构采用预计算的方式确保实时数据帧的及时发送，接收来自发送引擎的下一个数据帧发送时间，从而协调时钟同步帧及数据帧；

上位机适配器用于控制整形设备与上位机数据的交换；

实时数据缓存区用于储存数据帧；

时钟同步控制结构用于周期性发送时钟同步帧，实现发帧设备与整个测试系统的时间同步；

数据传递结构用于快速交换数据；

调度表控制引擎用于完成接收调度表和发送调度表的下载功能，调度表控制引擎接收、命令将接收调度表和发送调度表的内容逐条写入到接受调度表存储结构及发送调度表存储结构中，并且将命令执行结果返回给上位机；

实时数据帧包括实时数据帧编号、帧类型以及帧内容信息；调度表控制引擎在整形设备初始阶段完成调度表的下载；发帧设备将生成的数据帧通过网线发送到整形设备，整形设备的接收端口随时监督数据帧的输入，接收引擎将接收到的数据帧与接收调度表存储结构中的信息进行核对，将核对正确的数据帧通过数据传递结构传递到相应实时数据缓存区中；上位机适配器在整形设备运行的过程中控制整形设备与上位机之间的信息交流；发送引擎轮询发送调度表存储结构并将到达发送时间的数据帧从调度表规定的实时数据缓存区中提取出来，并通过发送端口发送出去，发送引擎同时会将下一个调度表发送时间发送到优先级仲裁结构保证实时数据帧的优先发送；时钟同步控制结构定时发送时统帧控制所有发送引擎、发送调度表存储结构、发送端口以及优先级仲裁结构的时钟同步。

2.根据权利要求1所述的交通领域的带同步时钟功能的以太网发帧装置，其特征在于：接收调度表包括每个实时数据帧的接收窗口开启和关闭的时间、实时数据帧编号、实时数据缓存区编号以及帧长信息。

3.根据权利要求1所述的交通领域的带同步时钟功能的以太网发帧装置，其特征在于：发送调度表包括每个实时数据帧的发送时间点、实时数据帧编号、实时数据缓存区编号以及帧长信息。

4.根据权利要求1所述的交通领域的带同步时钟功能的以太网发帧装置的工作方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、配置生成数据帧

首先根据不同的测试需求，设计所需的数据帧，并完成发帧装置的数据流的相关配置，同时根据需求及调度表的基本要素完成整形设备的接收调度表及发送调度表，使整形设备能够按照规定的需求工作；

步骤2、整形设备下载发送调度表和接收调度表上位机适配器接收到上位机发送的接收调度表和发送调度表之后，将接收调度表和发送调度表通过调度表控制引擎下载到整形设备中接收端口的接收调度表存储结构及发送端口的发送调度表存储结构中；

步骤3、连接测试设备

根据测试需求及发送调度表和接收调度表的设计,用网线连接发帧设备、整形设备及待测设备；

步骤4、送测试数据完成测试

在完成准备工作之后，控制发帧设备发帧，整形设备接收到数据帧后按照发送调度表和接收调度表的设置对数据帧进行存储和转发，使发送出的数据帧能够满足测试的需求；

接收数据帧：

整形设备通过接受端口接收到发帧设备发送的数据帧，接收结构对每个数据帧盖上时间戳；

针对接收到的每一个数据帧，整形设备做如下处理：

针对实时数据帧编号，接收引擎查找接收调度表存储结构中相对应的调度表项，根据时间戳判断数据帧是否在规定的接收时间窗口内到达；若通过验证，则根据调度表项中的实时数据缓存区编号设置数据传递结构，使该数据帧流向指定实时数据缓存区；

发送数据帧：

每个发送端口发送引擎模块轮询发送调度表存储结构中发送调度表的所有调度表条目；

如果到达某一个调度表格条目发送时间，则发送引擎设置数据传递结构从该条目指定的实时数据缓存区中读取数据帧，如果实时数据缓存区中有数据帧，则读取并通过发送端口发送出去；如果无有效数据，则不做任何操作；整形设备的多个发送端口可以实现多端口并行按照精准的时间点发送数据帧；

发送引擎在轮询发送调度表存储结构的同时会预取下一个调度表格条目，并通知优先级仲裁结构下一个发送时间点，以便优先级仲裁结构能够进行预计算确保实时帧的及时发送；

时钟同步：

整形设备能够周期性的通过时钟同步控制结构发送时钟同步帧，以保证发帧装置能够与整个被测设备进行准确对时。