[发明专利]一种用于智能变电站报文的多网口发送优化方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种智能终端设备，特别涉及到智能变电站的终端设备。

背景技术

随着变电站技术的不断发展和进步，智能变电站的越来越受到重视，目前正在逐步成为技术发展的主流方向。其中变电站的一次设备的数字化和二次设备的网络化发展速度非常迅速，这些都是数字化技术的应用带来的技术革新。数字化技术可以将过程层的采用数据数字化，设备之间传输的信息数字化等等，这些数字化改进有利于智能变电站中设备状态和网络状态的监控和管理，提升了变电站设备的可靠性。

在智能变电站中，有些数字设备由于设计需求，需要同时管理多个网口，例如数字管理设备，继电保护计算设备等，其结构如图1所示，普遍采用比较通用的CPU和FPGA架构设计。在这种设备中，CPU针对不同物理网口发送的以太网报文，往往发送格式如图2所示。CPU分别需要在每一包待发原始数据前面加上以太网包头，后面加上以太网包尾和校验等信息，组成完整的符合以太网协议的报文。而针对不同网口的报文，CPU所添加的包头和包尾也是不同的。而后，按照FPGA与CPU之间的通信协议，由CPU通过数据总线将全部打包好的全部报文发送给FPGA，由FPGA负责转发工作。

当所有管理网口或者部分网口待发原始数据相同的时候，即相同的一组原始数据，需要发送给多个网口时，传统做法的CPU也需要按照如上的操作，将相同的数据添加不同的包头和包尾，然后再发送给FPGA。这种做法相当于把相同的待发原始数据重复发送了多遍，大大浪费了CPU与FPGA之间通信总线带宽，降低了传输效率。

发明内容

本发明的目的在于解决在CPU向不同网口发送相同报文内容的时候，提高CPU和FPGA之间的总线效率，避免发送重复数据。

为了解决以上问题，本发明具体采用以下技术方案：

一种用于智能变电站报文的多网口发送优化方法，所述智能变电站以太网通信采用CPU和FPGA联合控制的硬件架构，其中，CPU主要做数据处理，FPGA负责接口操作和收发数据；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）CPU将每个网口的源MAC（MediaAccess Control，即介质访问控制层）地址配置给FPGA；

（2）CPU准备待发以太网报文，所述以太网报文为多包报文，每一包报文包括报文包头、报文数据、报文包尾；

（3）CPU生成MAC有效标志位，MAC有效标志位为多个字节的数据，其每个字节对应一个MAC，如果该比特数值为‘1’，表示MAC有效标志位有效，需要将该包数据发送到对应的MAC；反之，则表示MAC有效标志位无效，不需要将该包数据发送到对应的MAC；

（4）CPU将MAC有效标志位、报文包头，报文数据，报文包尾，按照顺序发送给FPGA；

（5）FPGA接收到CPU发送的带有MAC有效标志位的包报文后，进行解包，解析出包报文的MAC有效标志位、包头、报文数据、包尾；

（6）FPGA根据解析出的MAC有效标志位，查询每个MAC所对应的MAC有效标志位中的字节，如果该字节中的数值是‘1’，则将该报文数据转入FPGA中的对应MAC的源MAC地址处理模块；

（7）MAC源地址处理模块在待发报文数据中插入该MAC的源MAC地址；

（8）FPGA发送MAC标志位有效的并且插入相应的源MAC地址的报文数据。

根据上述操作，对于报文内容相同但需要发送到多个网口的报文，只需要增加很少的数据，表示目标网口标识，就可以成功避免了相同数据的重复发送。如果报文内容不需要重复发送，只需要保证MAC有效标志位中对应MAC的bit有效即可，不会增加任何多余的开销，保证了发送的可靠性。所以，本发明对于多网口报文发送的管理，具有灵活性，可支持报文发送的独立性，同时又兼顾了相同报文同时发送到多网口时，避免相同数据重复发送的高效性，有利于程序的扩展需求。

本发明具有以下有益效果：

节省了大量CPU与FPGA之间的重复数据传输，提高了接口传输效率；

简化了多网口对于相同以太网报文发送过程，降低了CPU开发难度；

节约了CPU重复搬运相同数据的过程，一定程度上提高了CPU的运行效率；

FPGA避免接收相同的数据，只需要数据总线复制数据即可，降低了FPGA的接收数据难度；

多网口数据流处理，简化了FPGA的开发流程。

附图说明

图1为智能变电站智能终端设备以太网通信架构示意图；