一種微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，屬于網(wǎng)絡(luò)通訊【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層和物理層，網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)包交換協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)包交換模塊、數(shù)據(jù)包管理模塊、數(shù)據(jù)包流入接口和鏈路層接口，鏈路層接口中封裝有物理層和鏈路層。本發(fā)明通過將節(jié)點(diǎn)互聯(lián)的物理層和鏈路層封裝在網(wǎng)絡(luò)層的鏈路層接口中，使網(wǎng)絡(luò)層只看到鏈路層接口，看不到下兩層的具體細(xì)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)層提供應(yīng)用層API，使應(yīng)用層可以直接基于網(wǎng)絡(luò)層工作，從而實(shí)現(xiàn)多樣性的網(wǎng)絡(luò)接口接入、應(yīng)用層透明點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊、報(bào)文的實(shí)時(shí)性能和QoS保證、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展等功能。
【專利說明】-種微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，屬于網(wǎng)絡(luò)通訊【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[000引一般的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)化例如W太網(wǎng)、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)等，設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)的總線接口和通訊 協(xié)議通過總線互聯(lián)在一起，專用通訊設(shè)備例如交換機(jī)、總線控制芯片等來完成物理層、鏈路 層W及報(bào)文交換等功能。該種場景下聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備需要足夠多，才有價(jià)值去部署一個(gè)該樣的 總線型通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 在工業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)遇見聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不是很多，可能來自不同的供應(yīng)商，并且聯(lián)網(wǎng)接 口存在多樣性的微型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。例如圖1所示，設(shè)備A和設(shè)備B通過專用的通道1直接連 接，設(shè)備B又和設(shè)備C通過另外一條專用的通道2直接連接，其中通道1、2可能是W太網(wǎng)、 485網(wǎng)絡(luò)，CAN總線等等相同或者不同的物理層。對(duì)于該樣的情況，H個(gè)設(shè)備上的應(yīng)用層如 果需要進(jìn)行報(bào)文交互，就需要做一些特殊的繁瑣的處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，W實(shí)現(xiàn)在包含有限的網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用程序之間能夠進(jìn)行透明的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈 路層和物理層，所述的網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)包交換協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)包交換模塊、數(shù)據(jù)包管理模 塊、數(shù)據(jù)包流入接口、鏈路層接口和應(yīng)用層通訊接口，所述的鏈路層接口中封裝有物理層和 鏈路層，所述的應(yīng)用層通訊接口工作在網(wǎng)絡(luò)層上，提供了兩種應(yīng)用層API。
[0006] 所述的數(shù)據(jù)包交換模塊設(shè)置有一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID表，表中的每一個(gè)條目順序?qū)?yīng) 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)ID，表里面的每個(gè)條目內(nèi)存儲(chǔ)了可W訪問到對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本地鏈路層接口 的接口編號(hào)；檢索表時(shí)直接W ID為下標(biāo)對(duì)表進(jìn)行訪問，W達(dá)到快速的目的，表的條目數(shù)等 于通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除了本地節(jié)點(diǎn)W外的所有節(jié)點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)內(nèi)如果需要增加通訊節(jié)點(diǎn)，需要把新 增的節(jié)點(diǎn)信息添加到所有節(jié)點(diǎn)的ID表配置數(shù)據(jù)。
[0007] 所述的數(shù)據(jù)包管理模塊設(shè)置有若干數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)，各個(gè)緩沖區(qū)對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)報(bào) 優(yōu)先級(jí)，不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入不同的緩沖區(qū)，W實(shí)現(xiàn)對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分流和 隔離。
[0008] 所述的數(shù)據(jù)包管理模塊還設(shè)置有與數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)相對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的 運(yùn)行優(yōu)先級(jí)不同，低優(yōu)先級(jí)任務(wù)可W被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占；每個(gè)任務(wù)分別管理一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào) 緩沖區(qū)；任務(wù)的運(yùn)行優(yōu)先級(jí)分別和緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)報(bào)的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)。
[0009] 所述的數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)和實(shí)時(shí)任務(wù)配合工作，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)內(nèi)沒有數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，實(shí) 時(shí)任務(wù)處于掛起狀態(tài)；當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)后，會(huì)喚醒對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； 如果低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)正在被處理時(shí)，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入緩沖區(qū)，則低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)報(bào) 的處理會(huì)被中斷，優(yōu)先處理高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)的處理完成W后，低優(yōu)先級(jí)的繼 續(xù)處理；該數(shù)據(jù)報(bào)交換模塊根據(jù)該特征，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)報(bào)的QoS功能。
[0010] 所述的數(shù)據(jù)包流入接口用于供鏈路層接口在收到的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞到數(shù)據(jù)報(bào)管理模 塊對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的緩沖區(qū)中時(shí)進(jìn)行調(diào)用。
[0011] 所述的鏈路層接口包括初始化接口和數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送接口，所述的初始化接口用來完 成接口的初始化工作，數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送接口用來把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到接口連接的網(wǎng)絡(luò)上。
[0012] 所述的應(yīng)用層通訊接口所提供兩種應(yīng)用層API分別為基于回調(diào)模式的應(yīng)用層API 和基于句柄模式的應(yīng)用層API。
[0013] 所述的基于回調(diào)模式的應(yīng)用層API在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中定義了一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)處理函 數(shù)表，每個(gè)表項(xiàng)包含一個(gè)端口號(hào)，一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)處理函數(shù)W及一個(gè)函數(shù)參數(shù)；向應(yīng)用層提供注 冊(cè)接口，使應(yīng)用層可W向數(shù)據(jù)報(bào)處理函數(shù)表中注冊(cè)處理函數(shù)，W實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的直接、快速處 理；當(dāng)收到發(fā)送給本地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)管理模塊會(huì)在函數(shù)表中查找對(duì)應(yīng)端口數(shù)據(jù) 報(bào)的處理函數(shù)；如果找到則直接調(diào)用處理函數(shù)來完成對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，否則丟棄；處理完 W后該數(shù)據(jù)報(bào)的生命周期結(jié)束。
[0014] 所述的基于句柄模式的應(yīng)用層API,包括創(chuàng)建句柄、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)接口函 數(shù)，其特征在于：可W根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)的端口號(hào)、數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)大小來創(chuàng)建本地的處理句柄；發(fā) 送接口可W通過創(chuàng)建的句柄，來向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送指定優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)，發(fā)出的數(shù)據(jù)報(bào)的端 口和句柄的端口號(hào)一致；接收接口可W收到別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)到本地的句柄對(duì)應(yīng)端口的數(shù)據(jù) 報(bào)。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò) 層、鏈路層和物理層，網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)包交換協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)包交換模塊、數(shù)據(jù)包管理模塊、 數(shù)據(jù)包流入接口和鏈路層接口，鏈路層接口中封裝有物理層和鏈路層。本發(fā)明通過將節(jié)點(diǎn) 互聯(lián)的物理層和鏈路層封裝在網(wǎng)絡(luò)層的鏈路層接口中，使網(wǎng)絡(luò)層只看到鏈路層接口，看不 到下兩層的具體細(xì)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)層提供應(yīng)用層API,使應(yīng)用層可W直接基于網(wǎng)絡(luò)層工作，從而實(shí) 現(xiàn)多樣性的網(wǎng)絡(luò)接口接入、應(yīng)用層透明點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊、報(bào)文的實(shí)時(shí)性能和QoS保證、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò) 展等功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的一種最小系統(tǒng)不例圖；
[0017] 圖2是本發(fā)明中數(shù)據(jù)報(bào)交換模塊結(jié)構(gòu)及模塊間數(shù)據(jù)流圖；
[0018] 圖3是數(shù)據(jù)報(bào)交換系統(tǒng)的協(xié)議格式及其在W太網(wǎng)上的映射示意圖；
[0019] 圖4是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)交換系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程示意圖；
[0020] 圖5是微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)交換系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0022] 為了說明本發(fā)明的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)交換系統(tǒng)，首先先建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)，如圖5所示，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由5個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成。為了描述方便，5個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)W W太網(wǎng) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的方式串行連接在一起，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)交換系統(tǒng)和TCP/IP等其他的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議找 一起，共享W太網(wǎng)的物理層和鏈路層。該數(shù)據(jù)報(bào)交換系統(tǒng)如圖2所示，主要分為四層，應(yīng)用 層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層和物理層，物理層是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的物理連接，可W是串口、W太網(wǎng)、CAN 總線等各種介質(zhì)，鏈路層是工作于不同物理層介質(zhì)之上鏈路控制。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的應(yīng) 用程序之間能夠進(jìn)行透明的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，而不用關(guān)也網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間不同的物理層、 鏈路層互聯(lián)方式，本發(fā)明將節(jié)點(diǎn)互聯(lián)的物理層和鏈路層封裝在網(wǎng)絡(luò)層的鏈路層接口中，網(wǎng) 絡(luò)層只看到鏈路層接口，看不見下兩層的具體細(xì)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)層是實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)報(bào)交換系統(tǒng)的核 也，實(shí)現(xiàn)了基于Q〇S(quality Of service)數(shù)據(jù)傳輸，為不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)提供了不同的實(shí) 時(shí)處理性能，包括數(shù)據(jù)報(bào)交換協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)報(bào)交換模塊、數(shù)據(jù)報(bào)管理模塊、數(shù)據(jù)報(bào)流入接 口和鏈路層接口。
[0023] 數(shù)據(jù)報(bào)交換協(xié)議模塊包含了交換協(xié)議的報(bào)文頭，報(bào)文頭包含了數(shù)據(jù)報(bào)的源節(jié)點(diǎn) ID、目的節(jié)點(diǎn)ID、數(shù)據(jù)報(bào)的生存周期TTL、數(shù)據(jù)包的端口號(hào)、應(yīng)用數(shù)據(jù)長度W及數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)。 數(shù)據(jù)從應(yīng)用層進(jìn)入數(shù)據(jù)報(bào)交換網(wǎng)絡(luò)時(shí)要添加該報(bào)文頭，離開交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入應(yīng)用層時(shí)要?jiǎng)冸x 該報(bào)文頭。報(bào)文交換協(xié)議定義了數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳播的屬性，源節(jié)點(diǎn)ID定義了數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā) 起者；目的ID定義了數(shù)據(jù)報(bào)的接收者；數(shù)據(jù)報(bào)的生存周期TTL定義了數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳播 時(shí)最大通過的節(jié)點(diǎn)數(shù)，每穿越一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)后TTL要遞減一，當(dāng)遞減到零時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)不再傳 播；數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)定義了數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的QoS特征。
[0024] 數(shù)據(jù)報(bào)交換模塊主要負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)報(bào)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)功能。模塊內(nèi)部定義了一個(gè)目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)ID表，表中的每一個(gè)條目順序?qū)?yīng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)ID ;表里面的每個(gè)條目內(nèi)存儲(chǔ)了可W 訪問到對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本地鏈路層接口的接口編號(hào)；當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)需要轉(zhuǎn)發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)時(shí)，直 接W ID為下標(biāo)對(duì)表訪問表，取得對(duì)應(yīng)的鏈路層接口，然后通過對(duì)應(yīng)接口把報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)出去， W達(dá)到快速報(bào)文交換的目的；該處理采用了 W太網(wǎng)交換機(jī)根據(jù)MAC地址表進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)交換 的原理。表的條目數(shù)等于通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除了本地節(jié)點(diǎn)W外的所有節(jié)點(diǎn)數(shù)；系統(tǒng)內(nèi)如果要增加 通訊節(jié)點(diǎn)，更新所有節(jié)點(diǎn)的ID表配置數(shù)據(jù)。
[0025] 數(shù)據(jù)報(bào)管理模塊，定義了八個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)，八個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)分別對(duì)一個(gè)緩沖區(qū)進(jìn) 行管理，不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入不同的緩沖區(qū)，W實(shí)現(xiàn)對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分流和 隔離；每個(gè)任務(wù)的運(yùn)行優(yōu)先級(jí)不同，可W被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占，或者是搶占低優(yōu)先級(jí)的任 務(wù)；當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)內(nèi)沒有數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，實(shí)時(shí)任務(wù)處于掛起狀態(tài)；當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入對(duì)應(yīng)緩沖區(qū) 后，會(huì)喚醒對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；如果低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)正在被處理時(shí)，高優(yōu)先級(jí) 的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入緩沖區(qū)，則低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)報(bào)的處理會(huì)被中斷，優(yōu)先處理高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng) 高優(yōu)先級(jí)的處理完成W后，低優(yōu)先級(jí)的繼續(xù)處理；該數(shù)據(jù)報(bào)交換模塊根據(jù)該特征，實(shí)現(xiàn)了數(shù) 據(jù)報(bào)的QoS功能。如果數(shù)據(jù)報(bào)是發(fā)給本地節(jié)點(diǎn)，對(duì)調(diào)用本地處理接口進(jìn)行處理，處理完W后 該數(shù)據(jù)報(bào)的生命期結(jié)束；如果數(shù)據(jù)報(bào)是發(fā)給其他節(jié)點(diǎn)的，對(duì)應(yīng)會(huì)把報(bào)文里的TTL減一，如果 TTL變成零，則丟棄報(bào)文，否則檢索目標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID表，把數(shù)據(jù)報(bào)從表項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的鏈路層接口發(fā) 出；通過TTL的機(jī)制，抑制了網(wǎng)內(nèi)風(fēng)暴的形成。
[0026] 數(shù)據(jù)報(bào)流入接口，節(jié)點(diǎn)的鏈路層接口可W通過調(diào)用該接口，把收到的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞 到數(shù)據(jù)報(bào)管理模塊對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的緩沖區(qū)中，然后激活對(duì)應(yīng)的管理任務(wù)，然后返回；管理任務(wù) 被激活后完成對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)的處理；數(shù)據(jù)報(bào)的流入和處理是異步進(jìn)行的。
[0027] 鏈路層接口抽象了的接口包括初始化、數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送函數(shù)入口，W適應(yīng)基于不同鏈 路層、物理層的網(wǎng)絡(luò)接口的互聯(lián)，例如W太網(wǎng)、RS422/485串口網(wǎng)絡(luò)、CAN總線等；接口對(duì)網(wǎng) 絡(luò)層隱藏了具體互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的物理層、鏈路層的實(shí)施細(xì)節(jié)，W實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)層間 的透明通訊；初始化接口完成接口的初始化工作；數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送接口用來把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到接 口連接的網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)層中定義了 一個(gè)鏈路層接口表，每個(gè)表項(xiàng)對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)和外部網(wǎng)絡(luò)連接 的一個(gè)接口；節(jié)點(diǎn)初始化時(shí)要向節(jié)點(diǎn)的鏈路層接口表注冊(cè)所有和外部互聯(lián)的接口；所有注 冊(cè)的接口按注冊(cè)順序編號(hào)。
[0028] 應(yīng)用層主要由應(yīng)用層完成特定的通訊報(bào)文處理，網(wǎng)絡(luò)層提供了應(yīng)用層API,使應(yīng) 用層可W直接基于網(wǎng)絡(luò)層工作，降低了網(wǎng)絡(luò)通訊層次的復(fù)雜度，提高了通訊的效率和可靠 性。不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層能夠通過使用該些API,建立透明的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)會(huì)話，會(huì)話的兩端使 用相同的數(shù)據(jù)報(bào)端口，不對(duì)源端口和目的端口分別處理，該樣簡化了端口處理，提高處理性 能。會(huì)話隱藏了不同的物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，應(yīng)用程序不再關(guān)也復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò) 關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)層還設(shè)置有應(yīng)用層通訊接口，該通訊接口工作在網(wǎng)絡(luò)層上，提供了兩種應(yīng)用層 API,分別為基于回調(diào)模式的應(yīng)用層API和基于句柄模式的應(yīng)用層API。
[0029] 基于回調(diào)模式的應(yīng)用層API在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中定義了一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)處理函數(shù)表，每 個(gè)表項(xiàng)包含一個(gè)端口號(hào)，一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)處理函數(shù)W及一個(gè)函數(shù)參數(shù)；向應(yīng)用層提供注冊(cè)接口， 使應(yīng)用層可W向數(shù)據(jù)報(bào)處理函數(shù)表中注冊(cè)處理函數(shù)，W實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的直接、快速處理；當(dāng)收 到發(fā)送給本地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)管理模塊會(huì)在函數(shù)表中查找對(duì)應(yīng)端口數(shù)據(jù)報(bào)的處理 函數(shù)；如果找到則直接調(diào)用處理函數(shù)來完成對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，否則丟棄；處理完W后該數(shù) 據(jù)報(bào)的生命周期結(jié)束。
[0030] 基于句柄模式的應(yīng)用層API,包括創(chuàng)建句柄、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)接口函數(shù)，其特 征在于：可W根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)的端口號(hào)、數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)大小來創(chuàng)建本地的處理句柄；發(fā)送接口 可W通過創(chuàng)建的句柄，來向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送指定優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)，發(fā)出的數(shù)據(jù)報(bào)的端口和句 柄的端口號(hào)一致；接收接口可W收到別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)到本地的句柄對(duì)應(yīng)端口的數(shù)據(jù)報(bào)。
[0031] 上述微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的工作過程及原理如下：
[0032] 數(shù)據(jù)報(bào)交換協(xié)議模塊W枚舉的方式定義了通訊系統(tǒng)內(nèi)所有參與通訊的節(jié)點(diǎn)的ID ; 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)維護(hù)一個(gè)靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)ID分配表，如表1的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)ID分配表，固定配置 了每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的ID，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)變化（節(jié)點(diǎn)增加，減少等）的時(shí)候，需要對(duì)該 表的配置作出相應(yīng)的更改。
[0033] 表 1
[0034]

【權(quán)利要求】
1. 一種微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層和物理層，其特征在 于，所述的網(wǎng)絡(luò)層包括數(shù)據(jù)包交換協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)包交換模塊、數(shù)據(jù)包管理模塊、數(shù)據(jù)包流 入接口、鏈路層接口和應(yīng)用層通訊接口，所述的鏈路層接口中封裝有物理層和鏈路層，所述 的應(yīng)用層通訊接口工作在網(wǎng)絡(luò)層上，提供了兩種應(yīng)用層API。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)包交 換模塊設(shè)置有一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID表，表中的每一個(gè)條目順序?qū)?yīng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)ID，表里面的 每個(gè)條目內(nèi)存儲(chǔ)了可以訪問到對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的本地鏈路層接口的接口編號(hào)；檢索表時(shí)直接 以ID為下標(biāo)對(duì)表進(jìn)行訪問，以達(dá)到快速的目的，表的條目數(shù)等于通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)除了本地節(jié)點(diǎn) 以外的所有節(jié)點(diǎn)數(shù)，系統(tǒng)內(nèi)如果需要增加通訊節(jié)點(diǎn)，需要把新增的節(jié)點(diǎn)信息添加到所有節(jié) 點(diǎn)的ID表配置數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)包管 理模塊設(shè)置有若干數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)，各個(gè)緩沖區(qū)對(duì)應(yīng)不同的數(shù)據(jù)報(bào)優(yōu)先級(jí)，不同優(yōu)先級(jí)的數(shù) 據(jù)報(bào)進(jìn)入不同的緩沖區(qū)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分流和隔離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)包管 理模塊還設(shè)置有與數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)相對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的運(yùn)行優(yōu)先級(jí)不同，低優(yōu)先 級(jí)任務(wù)可以被高優(yōu)先級(jí)任務(wù)搶占；每個(gè)任務(wù)分別管理一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)；任務(wù)的運(yùn)行優(yōu)先 級(jí)分別和緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)報(bào)的優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)報(bào)緩 沖區(qū)和實(shí)時(shí)任務(wù)配合工作，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)內(nèi)沒有數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，實(shí)時(shí)任務(wù)處于掛起狀態(tài)；當(dāng)數(shù) 據(jù)報(bào)進(jìn)入對(duì)應(yīng)緩沖區(qū)后，會(huì)喚醒對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；如果低優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)正 在被處理時(shí)，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入緩沖區(qū)，則低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)報(bào)的處理會(huì)被中斷，優(yōu)先處理 高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)的處理完成以后，低優(yōu)先級(jí)的繼續(xù)處理；該數(shù)據(jù)報(bào)交換模塊 根據(jù)該特征，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)報(bào)的QoS功能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)包流 入接口用于供鏈路層接口在收到的數(shù)據(jù)報(bào)傳遞到數(shù)據(jù)報(bào)管理模塊對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的緩沖區(qū)中 時(shí)進(jìn)行調(diào)用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的鏈路層接 口包括初始化接口和數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送接口，所述的初始化接口用來完成接口的初始化工作，數(shù) 據(jù)報(bào)發(fā)送接口用來把數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到接口連接的網(wǎng)絡(luò)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的應(yīng)用層通 訊接口所提供兩種應(yīng)用層API分別為基于回調(diào)模式的應(yīng)用層API和基于句柄模式的應(yīng)用層 API。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的基于回調(diào) 模式的應(yīng)用層API在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中定義了一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)處理函數(shù)表，每個(gè)表項(xiàng)包含一個(gè)端 口號(hào)，一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)處理函數(shù)以及一個(gè)函數(shù)參數(shù)；向應(yīng)用層提供注冊(cè)接口，使應(yīng)用層可以向數(shù) 據(jù)報(bào)處理函數(shù)表中注冊(cè)處理函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的直接、快速處理；當(dāng)收到發(fā)送給本地節(jié)點(diǎn) 的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)管理模塊會(huì)在函數(shù)表中查找對(duì)應(yīng)端口數(shù)據(jù)報(bào)的處理函數(shù)；如果找到則 直接調(diào)用處理函數(shù)來完成對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，否則丟棄；處理完以后該數(shù)據(jù)報(bào)的生命周期結(jié) 束。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微型復(fù)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，其特征在于，所述的基于句柄 模式的應(yīng)用層API，包括創(chuàng)建句柄、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)接口函數(shù)，其特征在于：可以根據(jù) 數(shù)據(jù)報(bào)的端口號(hào)、數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)大小來創(chuàng)建本地的處理句柄；發(fā)送接口可以通過創(chuàng)建的句 柄，來向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送指定優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)報(bào)，發(fā)出的數(shù)據(jù)報(bào)的端口和句柄的端口號(hào)一致；接 收接口可以收到別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)到本地的句柄對(duì)應(yīng)端口的數(shù)據(jù)報(bào)。
【文檔編號(hào)】H04L12/865GK104363185SQ201410527343
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】沈沉, 宋彥鋒, 徐云松, 任紅旭, 王西鄧, 湯洋, 李英明, 包偉, 顧峰, 馬儀成 申請(qǐng)人:許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司