一种时间触发协议总线网络在线加载配置和监控方法

摘要

本发明提供了一种时间触发协议总线网络在线加载配置和监控方法，采用在线加载配置和监控系统实现上述方法，系统包括计算机(1)、TTP总线监控器(2)和TTP总线网络(3)，配置和监控方法包括加载配置步骤和监控步骤。本发明的时间触发协议总线网络在线加载配置和监控方法，解决了目前TTP总线网络加载配置与监控方法中存在的问题，提高了系统开发和验证效率，节省开发过程中的人力物力，同时该种方法集加载与监控于一体大大降低了系统和验证开发成本。

说明书

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种时间触发协议(TTP)总线网络在线加载配置和监控方法。

背景技术

时间触发协议(TTP)总线是一种高速、无主控、多端点传输的双通道现场总线通信协议总线，具有较小的综合代价、严格的确定性通信和低生命周期成本等特点，可以为智能控制系统提供分布式安全关键、硬实时计算和网络应用。在航空或其他安全关键领域内，时间触发协议(TTP)总线的应用越来越广泛，汽车工程师协会(SAE)已经将TTP总线收录到AS6003标准中。

TTP总线使用一种时分多址访问(TDMA)调度方案实现通信。TDMA周期具有相同的长度，一个TDMA周期又划分成多个具有灵活长度的时隙。通信系统中的每个LRU都有一个时隙(发送时隙)，并在每个TDMA周期中发送不同的帧信息。消息时间安排和系统网络架构的配置及其它安全性相关的特性，依赖于消息描述符列表(MEDL)。MEDL表是在设计时期定义的，通过一定的方法将它下载到每一个节点(LRU)中，TTP控制器用它与主机和其它TTP节点(LRU)进行自主通信。因此MEDL表的加载配置对TTP总线系统开发来说必不可少。同样，对TTP总线上的数据进行全面有效的监控对系统开发的消息时间安排、系统网络架构的验证也有着极为重要的作用。

目前，TTP总线MEDL表加载配置主要有两种方法，一种是点对点的加载方式，即对TTP总线中的每一个节点分别进行逐一加载，另一种是在系统开发时系统内另外增加一套维护总线，通过维护总线进行MEDL表加载，前一种方法是不在线加载，对多个节点组成的系统来说，必须对每个节点进行一次单独加载，耗时耗力，且容易出错，不便于系统开发期间MEDL表的多次更新，后一种方法需要在系统的基础上额外增加一套维护总线，增加了系统开发成本和故障模式。目前对TTP总线的监控方法也存在着很多问题，首先是不能实时全面监控整个总线上的全部数据，且对记录的数据是哪一个节点在哪一个时隙发送的不能可视化显示，给后期系统开发带来了系统验证不充分和额外数据整理工作的增加的缺点。

发明内容

本发明提出了一种时间触发协议(TTP)总线网络在线加载配置和监控方法，该方法同时实现时间触发协议(TTP)总线网络MEDL表在线加载配置和总线监控，解决了目前加载方法中单独加载的耗时耗力且容易出错的问题，同时也不会在系统开发时增加额外设计，因此不会增加系统开发成本与故障模式，同时该方法实现的总线监控可以完整监控整个总线网络，并将数据对应的节点号时隙号等信息实时显形化的显示出来，解决了其他监控方法存在的问题，提高系统开发和验证效率。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种时间触发协议总线网络在线加载配置和监控方法，采用在线加载配置和监控系统实现上述方法，系统包括计算机(1)、TTP总线监控器(2)和TTP总线网络(3)，其中TTP总线监控器(2)由TTP总线接口(4)、数据控制单元(5)和以太网接口(6)组成，所述数据控制单元(5)包含TTP总线数据接收模块、TTP总线数据发送模块、MAN到MII转码模块、MII到MAN转码模块和以太网数据缓冲接收与发送控制模块，所述数据控制单元(5)的各功能模块在可编程逻辑器件中实现；TTP总线网络(3)包含若干个TTP总线网络节点，每个TTP总线网络节点包括E²PROM、可编程逻辑器件内实现的下载代理模块、MEDL表存储模块、SPI控制器模块、MEDL表加载模块，所述E²PROM用于存储TTP总线网络(3)的MEDL表，所述下载代理模块完成模式切换和MEDL表的接收，所述MEDL表存储模块负责存储接收到的MEDL表，所述SPI控制器模块将待存储的MEDL表数据通过SPI总线发送给E²PROM并从E²PROM取出MEDL表数据发送给所述MEDL表加载模块，所述MEDL表加载模块完成新的MEDL表加载；TTP总线监控器(2)一端通过双通道TTP总线接口(4)与TTP总线网络(3)相连，另一端通过以太网接口(6)与计算机(1)相连；

所述在线加载配置和监控方法，包括以下步骤：

1)加载配置步骤：

1.1)系统连接与准备：将TTP总线监控器(2)的TTP总线接口(4)与TTP总线网络(3)连接，以太网接口(6)与计算机(1)相连，TTP总线网络(3)和TTP总线监控器(2)上电工作，计算机(1)开机并运行加载配置与监控软件中的加载配置选项；

1.2)发送模式切换命令：首先计算机(1)向TTP总线监控器(2)发送一个要进行加载配置的模式切换命令，TTP总线监控器(2)将这个命令转发给TTP总线网络(3)，网络中的节点会收到这个命令；

1.3)进入加载配置模式：TTP总线网络(3)中的任意一个节点收到模式切换命令后，就向TTP总线网络(3)发起模式切换，将整个网络由工作模式切换到加载配置模式，在加载配置模式中TTP总线网络(3)的节点停止发送数据，处于加载等待状态；

1.4)发送MEDL表：在整个TTP总线网络(3)进入加载配置模式后，在计算机(1)上的加载配置与监控软件添加需要加载的各个节点的MEDL表，然后将MEDL表发送给TTP总线监控器(2)；

1.5)接收与存储MEDL表：TTP总线监控器(2)收到MEDL表数据后，将它转换格式后发给TTP总线网络(3)，TTP总线网络(3)的每一个节点就会收到MEDL表数据，TTP总线网络节点通过SPI总线将收到的MEDL表数据存储到本地E²PROM内；

1.6)MEDL表配置：加载完成后，重新对TTP总线网络(3)上电，每一个TTP总线节点就会将本地E²PROM内本节点的MEDL表配置到TTP总线协议控制器内，TTP总线网络(3)就会按照新的MEDL表进行网络配置和通信；

2)监控步骤：

2.1)系统连接与准备：将TTP总线监控器(2)的TTP总线接口(4)与TTP总线网络(3)连接，以太网接口(6)与计算机相连，TTP总线网络(3)和TTP总线监控器(2)上电工作，计算机(1)开机并运行加载配置与监控软件中的监控选项，TTP总线网络(3)处于正常工作模式；

2.1)数据接收：TTP总线监控器(2)的TTP总线接口(4)捕获和接收整个TTP总线网络(3)各个节点发送的数据；

2.2)数据转发：TTP总线监控器(2)内的数据控制单元(5)将接收的数据进行解码后重新编码为以太网数据格式，然后将转换后的数据通过以太网接口(6)发送给计算机(1)；

2.3)数据解析分解：计算机(1)收到TTP总线监控器(2)发来的数据后，按照TTP总线帧格式对数据进行解析，分解出每一帧数据的通道号、节点号、时隙号、全局时间、实际数据；

2.5)数据显示：计算机(1)内的加载配置与监控软件将分解出的实际数据按照全局时间顺序显示，并标明数据的通道号、节点号、时隙号、全局时间；

所述加载配置步骤和监控步骤之间无顺序关系，当需要TTP总线网络加载配置时执行加载配置步骤，当需要TTP总线网络监控时执行监控步骤。

本发明解决了目前TTP总线网络加载配置与监控方法中存在的问题，提高了系统开发和验证效率，节省开发过程中的人力物力，同时该种方法集加载与监控于一体大大降低了系统和验证开发成本。

附图说明

图1为本发明在线加载配置和监控系统组成图；

图2为TTP总线监控器示意图；

图3为TTP网络节点示意图；

图4加载配置流程示意图；

图5监控流程示意图。

图中的部件用数字表示

1-计算机、2-TTP总线监控器、3-TTP总线网络4-TTP总线接口5-数据控制单元6-以太网接口

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明提出了一种TTP总线网络在线加载配置和监控的方法，所采用的在线加载配置和监控系统如图1所示，包括计算机1、TTP总线监控器2和TTP总线网络3组成。

计算机1主要采用通用的商用计算机或工控机，计算机上需要安装针对本发明自主开发的TTP总线网络在线加载配置与监控软件，该软件主要包括两部分功能：加载功能和监控功能，加载功能可以通过以太网向TTP监控器2发送一个进入加载模式的模式切换命令，并能将各个节点的MEDL表文件通过以太网发送到TTP监控器2；监控功能将以太网收到的数据解析分解，按照时隙号、节点号、通道号、全局时间顺序将数据显示出来。

TTP总线监控器结构如图2所示，主要由TTP总线接口4、数据控制单元5、以太网接口6三部分组成功能，其中数据控制单元5又包含TTP总线数据接收、TTP总线数据发送、MAN到MII转码模块、MII到MAN转码模块和以太网数据缓冲接收与发送控制模块几个部分，这部分功能在可编程逻辑器件中实现。加载配置时，TTP总线监控器2从以太网接收模式切换命令和MEDL表数据通过以太网数据缓冲接收与发送控制模块完成以太网数据的接收与缓冲，然后到MII到MAN转码模块，将MII格式的模式转换命令与MEDL表文件数据转换为MAN格式，通过TTP总线发送模块发送到TTP总线接口4，TTP总线接口4将符合TTP总线电平格式的模式切换命令和MEDL表数据发送到TTP总线网络上，完成MEDL表的加载配置；在执行数据监控时，TTP总线监控器的TTP总线接口4将TTP总线上所有的数据接收到数据控制单元5，在数据单元5内数据首先经过TTP总线接收模块将数据捕获，然后到MAN到MII转码模块将数据转换为MII格式的数据，然后数据经过以太网数据缓冲接收与发送模块将数据进行缓冲、并发送到以太网接口6，以太网接口将接收到的数据发送给计算机1，完成TTP总线的监控。

TTP总线网络3由若干个TTP总线网络节点组成，TTP总线网络节点结构如图3所示，主要完成总线通信协议运行和MEDL表的接收与存储以及正常总线的运行，与本专利有关的是MEDL表的接收与存储，包括E2PROM和可编程逻辑器件(FPGA)内实现的下载代理、MEDL表存储、SPI控制器、MEDL表加载模块几个部分，当该节点在TTP总线上收到模式切换命令时，节点进入加载模式，停止正常总线数据接收与发送，等待MEDL表加载，当接收到MEDL表文件数据时，数据进入下载代理处理后，将MEDL表数据通过MEDL表存储模块存储控制后到SPI控制器模块，然后通过SPI总线将MEDL表数据存储到节点内的E2PROM上，在系统再次启动时就能通过SPI控制器模块将EEPROM内存储的本节点MEDL表通过MEDL表加载模块控制加载到节点上的TTP总线协议控制器内。系统完成启动综合后就会以新的MEDL表进行通信和运行，就完成了总线的加载配置，TTP总线网络正常运行时，就可以执行数据的监控和采集。

本发明在线加载配置和监控方法包括以下步骤：

1)加载配置步骤：

1.1)系统连接与准备：将TTP总线监控器(2)的TTP总线接口(4)与TTP总线网络(3)连接，以太网接口(6)与计算机(1)相连，TTP总线网络(3)和TTP总线监控器(2)上电工作，计算机(1)开机并运行加载配置与监控软件中的加载配置选项；

1.2)发送模式切换命令：首先计算机(1)向TTP总线监控器(2)发送一个要进行加载配置的模式切换命令，TTP总线监控器(2)将这个命令转发给TTP总线网络(3)，网络中的节点会收到这个命令；

1.3)进入加载配置模式：TTP总线网络(3)中的任意一个节点收到模式切换命令后，就向TTP总线网络(3)发起模式切换，将整个网络由工作模式切换到加载配置模式，在加载配置模式中TTP总线网络(3)的节点停止发送数据，处于加载等待状态；

1.4)发送MEDL表：在整个TTP总线网络(3)进入加载配置模式后，在计算机(1)上的加载配置与监控软件添加需要加载的各个节点的MEDL表，然后将MEDL表发送给TTP总线监控器(2)；

1.5)接收与存储MEDL表：TTP总线监控器(2)收到MEDL表数据后，将它转换格式后发给TTP总线网络(3)，TTP总线网络(3)的每一个节点就会收到MEDL表数据，TTP总线网络节点通过SPI总线将收到的MEDL表数据存储到本地E²PROM内；

1.6)MEDL表配置：加载完成后，重新对TTP总线网络(3)上电，每一个TTP总线节点就会将本地E²PROM内本节点的MEDL表配置到TTP总线协议控制器内，TTP总线网络(3)就会按照新的MEDL表进行网络配置和通信；

2)监控步骤：

2.1)系统连接与准备：将TTP总线监控器(2)的TTP总线接口(4)与TTP总线网络(3)连接，以太网接口(6)与计算机相连，TTP总线网络(3)和TTP总线监控器(2)上电工作，计算机(1)开机并运行加载配置与监控软件中的监控选项，TTP总线网络(3)处于正常工作模式；

2.1)数据接收：TTP总线监控器(2)的TTP总线接口(4)捕获和接收整个TTP总线网络(3)各个节点发送的数据；

2.2)数据转发：TTP总线监控器(2)内的数据控制单元(5)将接收的数据进行解码后重新编码为以太网数据格式，然后将转换后的数据通过以太网接口(6)发送给计算机(1)；

2.3)数据解析分解：计算机(1)收到TTP总线监控器(2)发来的数据后，按照TTP总线帧格式对数据进行解析，分解出每一帧数据的通道号、节点号、时隙号、全局时间、实际数据；

2.5)数据显示：计算机(1)内的加载配置与监控软件将分解出的实际数据按照全局时间顺序显示，并标明数据的通道号、节点号、时隙号、全局时间；

所述加载配置步骤和监控步骤之间无顺序关系，当需要TTP总线网络加载配置时执行加载配置步骤，当需要TTP总线网络监控时执行监控步骤。