[发明专利]一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法

权利要求书

1.一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、设计包括虚拟网络接口层，语义层和链路控制层的兼容层；

虚拟网络接口层用于为不同协议栈提供统一的网络接口；

语义层用于混合不同协议栈的数据帧，并按照完整还原最高时间关键性的原则对混合后的数据帧进行调度；

链路控制层负责控制通信设备，并完成对不同硬件平台的适配；以及收发混合帧时控制完成适应链路的帧头部和尾部的处理；

步骤二、在开发板平台上同时实现TTP/C通信协议栈和以太网通信协议栈，并采用硬件隔离实现逻辑上的独立；

步骤三、TTP/C通信协议栈和以太网通信协议栈通过虚拟网络接口与兼容层交互；

开发板平台上同时实现两个协议的过程为：

首先，分别各自实现处于同一层级的TTP/C协议栈和以太网协议栈；然后，在逻辑上两个通信议栈之下加入兼容层，通过兼容层提供的虚拟网络接口，以及兼容层内部的帧混合逻辑，实现两个通信协议栈的兼容；最后，在兼容层对以太网卡进行驱动适配，使以太网硬件能够同时完成TTP/C通信和以太网通信；

步骤四、以太网协议栈在任意时间点发送以太网帧，由虚拟网络接口将以太网帧暂存在兼容层的以太网帧缓冲队列中；

步骤五、TTP/C协议栈在PSP阶段时间触发信号来临时，准备TTP/C帧，通过虚拟网络接口将其写入兼容层提供的TTP/C帧缓冲队列中；

步骤六、兼容层在检测到TTP/C帧准备完成后，开始进行以太网帧和TTP/C帧的混合，并保持对TP阶段时间触发信号的监听；

混合过程为：语义层基于TTP/C协议栈的实时语义，在时隙的PSP阶段获取以太网数据帧，此时以太网通信的原有语义在语义层被TTP/C的实时语义覆盖；

语义层先为TTP/C帧缓冲队列中的TTP/C帧的帧头前添加一个混合帧头，用于标注混合帧中TTP/C帧和以太网帧的分界，然后在此基础上再添加以太网头部，即ETH头，使混合帧能够被以太网卡识别并收发；

随后语义层将以太网帧取出，将其写入TTP/C帧的帧尾后，并更新混合帧头和标注以太网帧的位置，再更新以太网头部的长度域，使帧长度合法；最后，在混合帧头，原TTP/C帧和原以太网帧组成的混合帧尾部添加以太网尾部，即ETH尾；

步骤七、当监听到TP阶段时间触发信号来临，兼容层的发送端将准备好的混合帧发送到通信链路上；

步骤八、以太网通信协议栈捕获到混合帧，结合独立的时钟模块截取接收时间戳，并将时间戳和混合帧打包发送给兼容层的接收端；

步骤九、兼容层接收端对混合帧进行解析，并分别发送给TTP/C协议栈和以太网协议栈。

2.如权利要求1所述的一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，其特征在于，所述的TTP/C通信协议栈运行在TTP/C控制器上，包括状态机、服务层和传输控制层三个层级；TTP/C控制器在TTP/C状态机的驱动下调用服务层和传输控制层接口，实现TTP/C协议需要的通信功能；状态机根据当前状态调度相应的例程，例程通过调用服务层的功能接口处理TTP/C协议逻辑；传输控制层与实际的通信接口交互，处理不同规格的通信接口，使其满足TTP/C协议的通信需要。

3.如权利要求1所述的一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，其特征在于，所述的步骤三中，兼容层为来自以太网协议栈的通信流量添加实时语义，在此语境下是继承自TTP/C协议栈时间触发通信的实时语义；在兼容层机制下，TTP/C协议栈和以太网协议栈对彼此透明，对兼容层不透明，兼容层通过实时语义与TTP/C协议栈达成一致。

4.如权利要求1所述的一种兼容以太网通信的TTP/C通信节点实现方法，其特征在于，所述的步骤六中，在以太网帧和TTP/C帧的混合过程中，如果TP阶段的时间触发信号到来，则立刻放弃帧混合，并开始进行混合帧的发送，此机制称为帧混合回滚。