[发明专利]一种实时优先级以太网控制器实现方法

权利要求书

1.一种实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是步骤如下： 

1）构建包括发送部件、接收部件、MII管理逻辑、MCU总线接口单元构成的MAC控制器；其中发送部件包含发送控制逻辑、发送描述符控制器、发送报文描述符队列、发送缓冲，接收部件包括接收控制逻辑、接收描述符队列和接收缓冲组成；通过MCU总线接口单元对整个MAC控制器进行状态查询、命令写入和收发数据的读入和发送； 

2）在发送部件中构建两组容纳发送报文描述符和发送数据块的环形数据队列，分别存储两个优先级的数据和发送报文描述符(其中实时优先级称LV1,普通优先级称为LV0)，在发送描述符中包含发送数据块的长度、数据块地址、定时预算等信息； 

3）在发送部件中通过描述符控制器用来管理描述符队列和数据发送，所述描述符控制器包含发送状态机、一个内部输出比较定时器和一个外部触发信号输入端口；外部触发信号或内部输出比较定时器的输出都可以控制状态机进行状态转换，所述描述符控制器在发送状态机控制下按下面的步骤检查描述符队列和发送数据： 

(a).当外部信号或内部输出比较定时器的触发脉冲到达时，若LV1描述符队列不空则读取描述符,配置发送逻辑并转步骤(e)发送LV1数据，否则进入步骤(b)； 

(b).检查LV0描述符队列,若LV0队列空则转步骤(c)，否则转步骤(d)检查发送窗口； 

(c).检查发送窗口，若小于最小发送窗口则转步骤(g)，否则转步骤(b)检查发送LV0描述符队列； 

(d).读取LV0描述符并检查发送窗口，若窗口足够则配置发送逻辑并转步骤(e)发送数据，否则转步骤(g)； 

(e).发送当前选中的数据报，更新相应描述符队列和数据队列读指针； 

(f).延时等待最小以太网帧间隙后转步骤(b)； 

(g).原地等待，当LV1数据触发信号到达之后转步骤(a)。 

2.根据权利要求1所述的实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是:MAC的发送部件包含发送控制逻辑、发送描述符控制器、发送描述符队列、发送缓冲区组成，通过描述符控制器内部的状态机管理描述符队列和数据发送，状态机可以由外部信号或内部具有输出比较功能硬件定时器触发状态转换，优先检查和发送实时优先级数据。 

3.根据权利要求1所述的实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是：实时优先级报文可以由外部信号或内部输出比较定时器硬件触发启动，普通优先级报文由软件启动发送。 

4.根据权利要求1所述的实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是：普通优先级报文由硬件插在实时优先级报文的间隙发送。 

5.根据权利要求1所述的实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是：普通优先级报文在启动前检查当前发送窗口，如果发送窗口不足则暂停发送，等待下一个实时优先级报文间隙，保证实时报文在确定的时刻发出，具有最小的发送抖动。 

6.根据权利要求3所述的实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是：周期性传送的紧急报文可由外部硬件定时器(通过外部信号SYN)触发传输。 

7.根据权利要求3所述的实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是：当采用外部周期信号触发时，LV1描述符<D15,…,D0>含义为外部信号的触发周期，发送控制器依此估算当前LV0报文发送窗口。 

8.根据权利要求3所述的实时优先级以太网控制器实现方法，其特征是：对非周期的紧急报文由一个具有输出比较功能的定时器完成内部触发；每当发送描述符控制器消耗一个LV1描述符时，就提取该描述符中的<D15,…,D0>作为增量，按下式重新计算发送窗口和输出比较寄存器新的参考时刻； 

nTime=cTime+pTime 

式中：nTime---输出比较寄存器下一次触发时刻 

      cTime---自由运行的定时器当前时间 

      pTime--由描述符<D15,…,D0>指定的下一个帧发送间隔 

当所述定时器的值和比较寄存器的值一致时触发一次实时数据传输。