RTP协议栈的开发装置及实现框架

摘要

本发明提供一种RTP协议栈的开发装置及实现框架，该RTP协议栈的开发装置包括开发工作站、第一工控机、第二工控机、链路层模式D113网卡和应用层模式D113网卡；其中，该开发工作站与该第一工控机通过串口相连，该第一工控机和该链路层模式D113网卡通过PC104总线相连，该链路层模式D113网卡和该应用层模式D113网卡通过MVB总线相连，该应用层模式D113网卡和第二工控机通过PC104总线相连。本发明通过开发工作站、第一工控机、第二工控机、链路层模式D113网卡和应用层模式D113网卡进行RTP协议栈的开发，能够有效降低开发难度，提高开发效率。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络领域，尤其涉及一种RTP协议栈的开发装置及实现框架。

背景技术

列车通信网络是用于列车这一流动性大、环境恶劣、可靠性要求高、实时性强、与控制系统紧密相关的特殊的计算机网络。1999年，国际电工委员会（IEC）制定的列车通信网络正式成为国际标准（标准号IEC61375-1）。标准中第2章定义了实时协议RTP（Real-time TransportProtocol，实时传输协议）。该协议用于提供车辆内或车辆应用之间的通讯。RTP协议规定了两类通讯服务：过程数据和消息数据。过程数据用于传输具有确定传输延时的短数据；消息数据用于传输可能冗长但不频繁的数据项。

RTP协议描述了过程数据和消息数据在链路层、网络层、传输层、会话层和应用层上的功能，并规定了两类服务在链路层、传输层和应用层上的接口。

目前仅有少数公司掌握RTP协议的核心技术。RTP协议栈，尤其是其中的消息数据部分，开发难度很大，主要体现在：

接口众多，逻辑复杂；

网络层消息路由功能复杂；

传输层逻辑复杂。

同时，IEC61375-1在某些函数、常数、图表、流程图的描述上存在不一致和二义性，这也给RTP协议栈的实现带来了困难。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何降低RTP协议栈的开发难度。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种RTP协议栈的开发装置，包括开发工作站、第一工控机、第二工控机、链路层模式D113网卡和应用层模式D113网卡；其中，所述开发工作站与所述第一工控机通过串口相连，所述第一工控机和所述链路层模式D113网卡通过PC104总线相连，所述链路层模式D113网卡和所述应用层模式D113网卡通过MVB总线相连，所述应用层模式D113网卡和第二工控机通过PC104总线相连。

为解决上述问题，本发明还提供一种根据上述的装置实现的RTP协议栈的实现框架，包括：

硬件和操作系统抽象层，用于对所述第一工控机的硬件和操作系统进行抽象，向所述RTP协议栈提供统一的访问接口；

MUE层，用于对MUE协议进行封装，向所述RTP协议栈提供统一的链路层接口，所述MUE协议为所述链路层模式D113网卡提供服务的封装；

RTP协议栈实现层，用于实现所述RTP协议栈的监视数据、过程数据和消息数据的功能。

进一步地，所述硬件和操作系统抽象层包括：

POSIX封装模块，用于对所述第一工控机的操作系统的POSIX接口进行封装；

UART端口访问封装模块，用于对所述链路层模式D113网卡PC104接口的访问进行封装。

进一步地，所述MUE层包括：

MUE基础层，用于对所述MUE协议进行封装；

MUE总线控制公共层，用于对所述链路层模式D113网卡PC104接口的总线控制器的公用部分进行封装；

特定总线控制实现层，用于实现对所述链路层模式D113网卡PC104接口的特定总线的控制，向所述RTP协议栈提供统一的链路层接口。

进一步地，所述RTP协议栈实现层包括：

监视数据模块，用于实现所述RTP协议栈的监视数据功能；

过程数据模块，用于实现所述RTP协议栈的过程数据功能；

消息数据模块，用于实现所述RTP协议栈的消息数据功能。

进一步地，所述消息数据模块包括：

应用层模块，用于向所述第一工控机中运行的用户程序提供应用层接口；

会话层模块，用于向所述应用层模块提供会话层接口；

传输层模块，用于向所述会话层模块提供传输层接口；

网络层模块，用于向所述传输层模块提供网络层接口；

消息队列模块，用于实现所述网络层模块和所述传输层模块之间的消息队列；

定时器模块，用于通过所述第一工控机的操作系统的POSIX接口实现定时器队列。

（三）有益效果

本发明通过开发工作站、第一工控机、第二工控机、链路层模式D113网卡和应用层模式D113网卡进行RTP协议栈的开发，其结构简单，能够有效地降低开发难度，提高开发效率。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的一种RTP协议栈的开发装置的结构图；

图2是本发明实施方式提供的一种RTP协议栈的实现框架的结构图；

图3为本发明实施方式提供的消息数据模块的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施方式提供的一种RTP协议栈的开发装置，包括开发工作站1、第一工控机2、第二工控机3、链路层模式D113网卡4和应用层模式D113网卡5；其中，所述开发工作站1与所述第一工控机2通过串口相连，所述第一工控机2和所述链路层模式D113网卡4通过PC104总线相连，所述链路层模式D113网卡4和所述应用层模式D113网卡5通过MVB总线相连，所述应用层模式D113网卡5和第二工控机3通过PC104总线相连。

其中，第一工控机2和第二工控机3均可以为X86工控机；开发工作站1可以运行Ubuntu系统，开发软件可以为Eclipse+CDT+eCosHost Tools；第一工控机2可以运行eCos系统、用户程序和RTP协议栈；链路层模式D113网卡4用于实现MVB（Multifunction VehicleBus，多功能车辆总线）链路层功能，并通过PC104接口向第一工控机1提供此功能,具体可以采用Duagon公司产品MDFULL D113；应用层模式D113网卡5为一个完整的MVB4类设备，并通过PC104接口向第二工控机提供完整的MVB4类设备功能（该网卡实现了一个标准的RTP协议栈），具体可以采用Duagon公司产品SERVER D113；第二工控机3运行Windows XP系统以及相应的辅助程序，其中，开发工作站1与第一工控机2使用串口相连接，第一工控机2与链路层模式D113网卡4通过PC104相连，第一工控机2与链路层模式D113网卡4之间的协议可以为MUE（MVB Uart Emulation，MVB串口仿真）协议。其中，本发明中的MUE协议为现有技术，该协议可参见www.duagon.com网站的文档《MVB UART Emulation Protocol》。链路层模式D113网卡4与应用层模式D113网卡5使用RS485连接，应用层模式D113网卡5与第二工控机3使用PC104相连接。具体地，本发明实施方式提供的装置的软件版本信息可以参照表1。

表1

本发明实施方式提供的装置的硬件版本信息可以参照表2。

表2

本发明实施方式提供的RTP协议栈的开发装置，包括开发工作站、第一工控机、第二工控机、链路层模式D113网卡和应用层模式D113网卡，其结构简单，能够有效地降低开发难度，提高开发效率。

此外，参见图2，本发明还提供一种根据上述的装置实现的RTP协议栈的实现框架，包括：

硬件和操作系统抽象层，用于对所述第一工控机的硬件和操作系统进行抽象，向所述RTP协议栈提供统一的访问接口，从而方便移植工作；

MUE（MVB Uart Emulation，MVB串口仿真）层，用于对MUE协议进行封装，向所述RTP协议栈提供统一的链路层接口，所述MUE协议为所述链路层模式D113网卡提供服务的封装；

RTP协议栈实现层，用于实现所述RTP协议栈的监视数据、过程数据和消息数据的功能。

优选地，所述硬件和操作系统抽象层包括：

POSIX（Portable Operating System Interface of Unix，可移植操作系统接口）封装模块，用于对所述第一工控机的操作系统的POSIX接口进行封装，方便系统之间的切换，例如，从Linux系统移植到Windows XP系统；

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）端口访问封装模块，用于对所述链路层模式D113网卡PC104接口的访问进行封装。

优选地，所述MUE层包括：

MUE基础层，用于对所述MUE协议进行封装；

MUE总线控制公共层，用于对所述链路层模式D113网卡PC104接口的总线控制器的公用部分进行封装；

特定总线控制实现层，用于实现对所述链路层模式D113网卡PC104接口的特定总线的控制，向所述RTP协议栈提供统一的链路层接口。

优选地，所述RTP协议栈实现层包括：

监视数据模块，用于实现所述RTP协议栈的监视数据功能；

过程数据模块，用于实现所述RTP协议栈的过程数据功能；

消息数据模块，用于实现所述RTP协议栈的消息数据功能。

按照IEC61375-1RTP协议的要求，消息数据模块从上往下可以划分为五个层次，包括应用层，表示层，会话层、传输层和网络层，其中，本实施例中，消息数据模块的表示层为空，具体地，消息数据模块的结构如图3所示，包括：

应用层模块，用于向所述第一工控机中运行的用户程序提供应用层接口；

会话层模块，用于向所述应用层模块提供会话层接口，为了维护会话信息，该会话层模块还包括表格模块，用于保存会话信息；

传输层模块，用于向所述会话层模块提供传输层接口，控制传输层的状态转移过程，实现传输层的控制结构，该传输层模块包括两个子模块，状态机管理模块和状态机模块，其中，状态机管理模块用于维护连接状态机的创建和销毁，状态机模块用于维护单个连接状态机，根据上层（也即会话层的消息）发出的消息或者从网络层收到的消息，改变自身状态，并将消息通过传输层发出或者向上提交至会话层；

网络层模块，用于向所述传输层模块提供网络层接口，该网络层模块具体包括两个子模块，目录服务模块和包库模块，其中，目录服务模块用于维护四个目录表格：组目录（Group Directory）、节点目录（Node Directory）、功能目录（Function Directory）和站目录（StationDirectory），包库（Packets Pool）模块用于维护一个包库，该包库由传输层和网络层使用；

消息队列模块，用于实现所述网络层模块和所述传输层模块之间的消息队列，具体地，当网络层模块收到数据帧之后，如果需要向上传输，则将该数据帧放入该消息队列，传输层模块从消息队列中取出数据帧，并做相应处理；

定时器模块，用于通过所述第一工控机的操作系统的POSIX接口实现定时器队列，该定时器队列用于检测应用层模块、会话层模块、传输层模块和网络层模块的动作是否超时。具体地，消息数据模块各模块之间调用关系如下：

（1）、应用层模块直接调用会话层接口；

（2）、会话层模块直接调用应用层接口（回调函数）；

（3）、会话层模块直接调用传输层接口；

（4）、传输层模块直接调用会话层接口（回调函数）；

（5）、传输层模块直接调用网络层接口；

（6）、网络层模块和传输层模块之间使用消息队列模块作为缓冲：网络层模块将数据帧传放入消息队列模块，而传输层模块从消息队列模块中取出数据帧，并做相应处理。

本发明实施方式提供的RTP协议栈的实现框架，其结构简单，能够有效地降低开发难度，提高开发效率。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。