[发明专利]时间触发以太网数据帧捕获、存储装置及方法

说明书

为解决现有捕获方法无法满足1Gbps和10Gbps速率的时间触发以太网的同步和通信等功能的调试和验证需求的技术问题，本发明提供了一种时间触发以太网数据帧捕获、存储装置及方法。本发明解决了基于数据帧错误类型、协议类型、虚链路或目的MAC地址的过滤和捕获问题，实现了数据帧的实时过滤和捕获，满足1Gbps和10Gbps速率的时间触发以太网的同步和通信等功能的调试和验证需求；采用数据帧描述符和数据帧内容独立存储，便于组成标准libpcap文件，利用标准libpcap库解析，简化了数据解析过程，支持基于数据缓冲长度或缓冲数量的中断，具有过滤控制灵活、数据解析简单、数据传输过程极少占用处理器时间等优点。

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，涉及一种时间触发以太网数据帧捕获、存储装置及方法。

背景技术

符合IEEE802.3标准的以太网中，网络设备使用事件触发传输机制，网络设备可以在任意时间点访问网络，采用先到达先服务的原则。网络设备之间通过共享介质通信，必然会导致一些消息在传输过程中产生不确定的抖动和累积的延迟。在标准以太网的基础上，ARINC公司提出了ARINC664 Part7标准的AFDX网络，在数据链路层增加虚拟链路(VL)、带宽分配间隙(BAG)、抖动管理等机制，有效降低消息传输过程中的冲突，使消息具有了实时性和确定性，从而满足了航空电子系统信息传输的可靠性和确定性需求。

SAE组织发布了AS6802时间触发以太网(TTE)网络标准，兼容标准以太网和AFDX网络，使用网络设备之间协调统一的网络时间，以减少传输时延和抖动，从而在单一网络中满足不同实时和安全等级的应用需要。AS6802标准支持时间触发机制的时间触发消息(Time-Triggered消息，简称TT消息)、事件触发机制的速率限制消息(Rate-Constraint消息，简称RC消息)和尽力而为消息(Best-Effort消息，简称BE消息)，以及用于统一时间的协议控制帧(Protocol Control Frame，简称PCF消息)。

目前，时间触发以太网调试和验证多采用仿真设备和测试设备，暂无专用的时间触发以太网数据捕获设备。需要捕获数据时，多使用普通以太网设备配合捕获软件，辅以内核级包过滤器和全部捕获存储后在软件中过滤显示，两种方式都占用大量处理器资源，且不能捕获一些错误数据、难以按照捕获表捕获指定数据，无法满足1Gbps和10Gbps速率的时间触发以太网的同步和通信等功能的调试和验证需求。

发明内容

为解决现有捕获方法无法满足1Gbps和10Gbps速率的时间触发以太网的同步和通信等功能的调试和验证需求的技术问题，本发明提供了一种时间触发以太网数据帧捕获、存储装置及方法。

本发明的技术方案是：

时间触发以太网数据帧捕获、存储装置，其特征在于，包括：

N路数据接收通道，N≥1；还包括实时时钟单元、数据管理单元、数据缓存单元、捕获管理单元、PCIE控制器和PCI接口单元；

每路数据接收通道包括TTE接口单元、MAC接收单元、过滤控制单元、描述符队列单元和数据帧队列单元；

MAC接收单元从TTE接口单元读取数据帧，在第1个比特位到达时，向实时时钟单元发出信号，并在读取过程中对数据帧进行检查，提取数据帧信息，包括状态标记、类型标记、数据帧实际长度，计算数据帧占用缓冲区长度；

过滤控制单元根据MAC接收单元提供的数据帧信息和捕获管理单元提供的过滤控制信息，选择性通过数据帧，所通过的数据帧即为捕获帧；所述过滤控制信息包括帧类型使能；

描述符队列单元保存被过滤控制单元放行的数据帧的描述符，包括实时时钟单元提供的秒值S和纳秒值NS，MAC接收单元提供的状态标记、数据帧实际长度、数据帧占用缓冲区长度；

数据帧队列单元保存被过滤控制单元放行的数据帧；