CN111400228A - DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法及***,包括:新模型创建步骤:基于DDS‑RTPS协议提出DDS‑RTPS协议RapidIO描述模型,利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS‑RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型。本发明实现了基于RapidIO底层通信机制的任务电子信息***数据的DDS通信模型、统一访问接口、高效实时分发,为任务电子信息***内应用提供统一的通信软总线,有效提升应用的通信效率、可移植性。
Description
技术领域
本发明涉及中间件技术领域,具体地,涉及DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法及***。尤其地,涉及一种基于国际开放标准的DDS通信中间件集成RapidIO底层通信机制的方法,可用于基于RapidIO底层通信机制的任务电子信息***数据的高效、实时分发。
背景技术
数据分发服务(Data Distribution Service,即DDS)是对象管理组织OMG对分布式实时***中数据分发的一种开放标准规范,是以数据为中心的发布/订阅数据通信模型,规范了应用程序级接口和数据分发服务的行为,具有匿名通信、按需分发数据、一对多通信等特性,能够很好地满足大型分布式***松耦合通信拓扑结构的需求。
RTPS互操作协议(即DDSI-RTPS)是一种实现不同供应商的DDS互联互通,支持尽力而为、无连接、多播等特性,并能够利用DDS配置的QoS设置来优化其基础运输能力的开放标准规范。它源于工业自动化,且作为实时工业以太网套件IEC-PAS-62030的一部分,已获得IEC批准,是一项在全球数千个工业设备中部署,并经过现场验证的技术,专门用于支持数据分发***的特性要求。工业自动化作为DDS的目标应用领域之一,其开发社区定义了与DDS密切匹配的标准互操作协议的要求,因此DDS与RTPS互操作协议之间存在紧密的协同作用,尤其体现在行为架构和实时可靠性方面。RTPS互操作协议通过平台无关模型(PIM)和平台描述模型(PSM:UDP/IP)描述,能够在底层通信机制UDP/IP上以多播的形式实现数据的实时、高效、可靠通信。
DDS技术作为***的数据传输基础机制,已经在国外装备软件研发中广泛,例如SSDS美海军舰艇自卫***、美国海军LPD-17舰载广域网、美国海军Aegis开放构架武器***、美军预警机雷达***等等。随着国家网络信息体系建设的推进,DDS技术已经在国内信息***、工业控制***中得到一定程度的应用。DDS技术较传统的TCP、UDP通信技术和CORBA规范具有较大的优势,如高传输效率、网络资源利用率、可靠传输Qos策略、实时应用场景等优势,虽然TCP和CORBA同样具有可靠传输功能,但其可靠传输无法与网络资源利用率、Qos策略相辅相成,达到最优的利用效率,因此DDS技术将越来越多的应用到各行各业。
RapidIO是由Motorola和Mercury等公司率先倡导的一种高性能、低引脚数、基于数据包交换的互连体系结构,是为满足未来高性能嵌入式***需求而设计的一种开放式互连技术标准。RapidIO主要应用于嵌入式***内部互连,支持芯片到芯片、板到板间的通讯,可作为嵌入式设备的背板(Backplane)连接。
DDS:Data Distribution Service数据分发服务
DDSI-RTPS:实时发布订阅互操作协议
RapidIO:快速输入输出
目前国内任务电子信息***的芯片到芯片、板到板间的数据块通讯普遍采用RapidIO总线,同时也逐渐应用DDS技术实现应用与底层通信总线解耦、数据实时分发,但是DDS的RTPS互操作协议只提供了基于UDP/IP底层通信机制的平台描述模型,并且RapidIO总线并不支持类似UDP/IP的广播,无法直接复用DDS-RTPS的UDP/IP平台描述模型。为了解决上述问题,本发明提出了一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法及***。
根据本发明提供的一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,包括:
新模型创建步骤:基于DDS-RTPS协议提出DDS-RTPS协议RapidIO描述模型,利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型;
消息数据包的发送步骤:判定待发送的消息数据包的消息类型:若是RTPS协议消息,则将数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;若是业务消息,则将业务消息数据写入RapidIO总线端口,将业务消息已写入RapidIO总线端口的通知数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;
消息数据包的接收步骤:持续监听RTPS协议公共广播端口,当有消息数据时读取消息数据包,并判定消息类型:若判定为标准RTPS协议消息时,解析协议数据,并转发给上层用户;若判定为RapidIO通知消息时,解析消息,获得待用户接受业务消息的RapidIO端口信息,从RapidIO端口读取业务消息数据包,并转发给上层用户;
配置传输地址策略步骤:引入传输地址策略,允许DDS通信中间件应用通过传输地址策略可自主选择数据收发的底层传输机制;
配置策略引入步骤:引入RapidIO通信控制器配置策略。
优选地,所述DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型:
RTPS协议消息数据包的大小小于第一预设值,且需要广播,都通过UDP进行收发;
业务消息数据包的大小大于第二预设值,都通过RapidIO进行收发。
优选地,所述RapidIO通知消息的基本数据结构包括:
源信息:消息头、消息ID、消息基址以及数据长度;
目的地信息:目的IP地址、目的地消息ID、目的地址以及数据长度。
优选地,所述传输地址策略配置实体实际传输样本报文时使用的传输层协议以及地址信息。
优选地,所述RapidIO通信控制器配置策略用于对新增RapidIO通信控制器相关参数进行配置。
优选地,还包括:RapidIO协议库,基于RapidIO驱动封装,屏蔽不同板卡、***下RapidIO驱动的差异,提供统一的功能接口集,便于与DDS RTPS协议融合。
优选地,所述DDS-RTPS协议RapidIO描述模型:
兼容OMG IDL统一通信接口定义及其映射的通信代码框架;
提出一种兼顾UDP广播特性、RapidIO高效传输特性的全新RTPS协议机制;
支持符合OMG RTPS协议的UDP、RapidIO映射规则。
根据本发明提供的一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的***,包括:
新模型创建模块:基于DDS-RTPS协议提出DDS-RTPS协议RapidIO描述模型,利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型;
消息数据包的发送模块:判定待发送的消息数据包的消息类型:若是RTPS协议消息,则将数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;若是业务消息,则将业务消息数据写入RapidIO总线端口,将业务消息已写入RapidIO总线端口的通知数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;
消息数据包的接收模块:持续监听RTPS协议公共广播端口,当有消息数据时读取消息数据包,并判定消息类型:若判定为标准RTPS协议消息时,解析协议数据,并转发给上层用户;若判定为RapidIO通知消息时,解析消息,获得待用户接受业务消息的RapidIO端口信息,从RapidIO端口读取业务消息数据包,并转发给上层用户;
配置传输地址策略模块:引入传输地址策略,允许DDS通信中间件应用通过传输地址策略可自主选择数据收发的底层传输机制;
配置策略引入模块:引入RapidIO通信控制器配置策略。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
本发明提出的DDS通信中间件集成RapidIO传输方法通过构建全新的DDS RTPSRapidIO协议描述模型和工程实现验证,实现基于RapidIO底层通信机制的任务电子信息***数据的DDS通信模型、统一访问接口、高效实时分发,为任务电子信息***内应用提供统一的通信软总线,有效提升应用的通信效率、可移植性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明提供的DDS-RTPS RapdidIO描述模型示意图。
图2为本发明提供的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型示意图.
图3为本发明提供的消息数据包的发送逻辑示意图。
图4为本发明提供的消息数据包的接收逻辑示意图。
图5为本发明提供的用C语言基于DDS的应用程序接口编写性能测试程序验证DDSRapidIO的性能示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明提供的一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,包括:
新模型创建步骤:基于DDS-RTPS协议提出DDS-RTPS协议RapidIO描述模型,利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型;
消息数据包的发送步骤:判定待发送的消息数据包的消息类型:若是RTPS协议消息,则将数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;若是业务消息,则将业务消息数据写入RapidIO总线端口,将业务消息已写入RapidIO总线端口的通知数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;
消息数据包的接收步骤:持续监听RTPS协议公共广播端口,当有消息数据时读取消息数据包,并判定消息类型:若判定为标准RTPS协议消息时,解析协议数据,并转发给上层用户;若判定为RapidIO通知消息时,解析消息,获得待用户接受业务消息的RapidIO端口信息,从RapidIO端口读取业务消息数据包,并转发给上层用户;
配置传输地址策略步骤:引入传输地址策略,允许DDS通信中间件应用通过传输地址策略可自主选择数据收发的底层传输机制;
配置策略引入步骤:引入RapidIO通信控制器配置策略。
具体地,所述DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型:
RTPS协议消息数据包的大小小于第一预设值,且需要广播,都通过UDP进行收发;
业务消息数据包的大小大于第二预设值,都通过RapidIO进行收发。
具体地,所述RapidIO通知消息的基本数据结构包括:
源信息:消息头、消息ID、消息基址以及数据长度;
目的地信息:目的IP地址、目的地消息ID、目的地址以及数据长度。
具体地,所述传输地址策略配置实体实际传输样本报文时使用的传输层协议以及地址信息。
具体地,所述RapidIO通信控制器配置策略用于对新增RapidIO通信控制器相关参数进行配置。
具体地,还包括:RapidIO协议库,基于RapidIO驱动封装,屏蔽不同板卡、***下RapidIO驱动的差异,提供统一的功能接口集,便于与DDS RTPS协议融合。
具体地,所述DDS-RTPS协议RapidIO描述模型:
兼容OMG IDL统一通信接口定义及其映射的通信代码框架;
提出一种兼顾UDP广播特性、RapidIO高效传输特性的全新RTPS协议机制;
支持符合OMG RTPS协议的UDP、RapidIO映射规则。
本发明提供的DDS通信中间件集成RapidIO传输的***,可以通过本发明给的DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将所述DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,理解为所述DDS通信中间件集成RapidIO传输的***的一个优选例。
根据本发明提供的一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的***,包括:
新模型创建模块:基于DDS-RTPS协议提出DDS-RTPS协议RapidIO描述模型,利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型;
消息数据包的发送模块:判定待发送的消息数据包的消息类型:若是RTPS协议消息,则将数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;若是业务消息,则将业务消息数据写入RapidIO总线端口,将业务消息已写入RapidIO总线端口的通知数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;
消息数据包的接收模块:持续监听RTPS协议公共广播端口,当有消息数据时读取消息数据包,并判定消息类型:若判定为标准RTPS协议消息时,解析协议数据,并转发给上层用户;若判定为RapidIO通知消息时,解析消息,获得待用户接受业务消息的RapidIO端口信息,从RapidIO端口读取业务消息数据包,并转发给上层用户;
配置传输地址策略模块:引入传输地址策略,允许DDS通信中间件应用通过传输地址策略可自主选择数据收发的底层传输机制;
配置策略引入模块:引入RapidIO通信控制器配置策略。
下面通过优选例,对本发明进行更为具体地说明。
优选例1:
本发明首先基于DDS-RTPS协议提出一种全新的DDS-RTPS RapidIO描述模型,该模型有效地融合UDP与RapidIO两种底层通信总线的数据收发特性,从而将RapidIO总线集成到DDS通信中间件,为DDS应用提供高效地传输机制。
DDS-RTPS RapdidIO描述模型参见下图1所示,该模型特点:
1.兼容OMG IDL统一通信接口定义及其映射的通信代码框架;
2.提出一种兼顾UDP广播特性、RapidIO高效传输特性的全新RTPS协议机制;
3.支持符合OMG RTPS协议的UDP、RapidIO映射规则。
DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,包含以下步骤:
1、DDS-RTPS协议RapidIO描述模型综合利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型如下图2所示。
RTPS协议消息数据包都是小数据包(<4KB)且需要广播,都通过UDP进行收发;
业务消息数据包都是大数据块(>64KB),都通过RapidIO进行收发。
2、消息数据包的发送逻辑如下图3所示:
判定待发送的消息数据包的消息类型:若是RTPS协议消息,则将数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;若是业务消息,则将业务消息数据写入RapidIO总线端口,将业务消息已写入RapidIO总线端口的通知数据写入RPTS协议公共UDP广播端口。
3、消息数据包的接收逻辑如下图4所示:
消息接收应用将一直监听RTPS协议公共广播端口,当有消息数据时读取消息数据包,并判定消息类型:若判定为标准RTPS协议消息时,解析协议数据,并转发给上层用户;若判定为RapidIO通知消息时,解析消息,获得待用户接受业务消息的RapidIO端口信息,从RapidIO端口读取业务消息数据包,并转发给上层用户。
RTPS协议公共广播采用轮询机制,消息接收应用生存期间将一直监听RTPS协议公共广播端口
4、描述RapidIO通知消息的基本数据结构,如下
所述RapidIO通知消息的基本数据结构包括:
源信息:消息头、消息ID、消息基址、数据长度;
目的地信息:目的IP地址、目的地消息ID、目的地址、数据长度。
5、引入一种新的传输地址策略,允许DDS通信中间件应用通过传输地址策略可自主选择数据收发的底层传输机制(如RapidIO、UPD/IP、共享内存等)。该策略配置实体实际传输样本报文时使用的传输层协议以及地址信息。传输地址的字符串格式:type://address//port。其中,
type可表示传输协议的类型例如:
(1)udpv4,通信中间件使用UDP传输样本数据;
(2)shmem,通信中间件使用共享内存传输样本数据;
(3)rapidio,通信中间件使用RapidIO传输样本数据。
address,对于不同的type,address有不同的表示方法,例如:
(1)default,使用默认的地址;
(2)a.b.c.d,对于IP地址使用点十制表示;
(3)filename,对于共享内存,使用共享文件名表示地址;
(4)设备号,对于RapidIO传输采用设备号。
port表示传输的端口。
已有的DDS中间件都支持UDP/IP,而应用本发明方法的新型DDS将同时支持UDP/IP、RapidIO,因此增加传输地址策略,支持应用程序可根据业务需要自由配置底层传输协议类型及相关参数,扩大了DDS的应用范围。
6、引入一种RapidIO通信控制器配置策略,该策略用于对新增RapidIO通信控制器相关参数进行配置,主要包括:
(1)rapidio_controller,当前配置针对的RapidIO控制器号;
(2)rapidio_address,该控制器使用的RapidIO地址;
(3)receive_window_base_address,该控制器接收窗基地址;
(4)receive_window_size,该控制器接收窗总大小;
(5)receive_subwindow_size,该控制器接收子窗大小。
用户可以根据待传输数据包大小动态调整RapidIO传输参数,以便达到最优传输性能。
7、RapidIO协议库,基于RapidIO驱动封装,屏蔽不同板卡、***下RapidIO驱动的差异,提供统一的功能接口集,便于与DDS RTPS协议融合。
优选例2:
上述技术方案在某任务电子信息***中进行了具体实现和验证,实施步骤如下:
用C语言声明RapidIO通知消息的基本数据结构,如下
用C语言基于RapidIO驱动接口,封装RapidIO协议层,主要包括RapidIO设备初始化、RapidIO通信控制器配置、RapidIO数据读写等,主要应用程序接口如下:
riomp_mport_t srioInit(int mport);
int dmaIbWinMap(unsigned long long*rio_base,unsigned int size,unsigned long long*handle);
int dmaIbWinFree(unsigned long long*handle);
int dmaObWinMap(unsigned short destid,unsigned long long*rio_base,unsigned int size,unsigned long long*handle);
int dmaObWinFree(unsigned long long*handle);
int dmaMapMem(unsigned int size,unsigned long long paddr,void**vaddr);
int dmaUnMapMem(unsigned int size,void*vaddr);
int dmaWrite(unsigned short destid,unsigned long long tgt_addr,void*buf,unsigned int size,enum riomp_dma_directio_type iotp,enum riomp_dma_directio_transfer_sync iosp);
int dmaRead(unsigned short destid,unsigned long long tgt_addr,void*buf,unsigned int size,enum riomp_dma_directio_transfer_sync iosp);
在DDS-RTPS UDP的初始化部分增加将用户配置的RapidIO信息设置到RapidIO底层传输机制的RapidIO初始化代码;
用C语言基于DDS-RTPS UDP实现DDS-RTPS RapidIO的发送逻辑;
用C语言基于DDS-RTPS UDP实现DDS-RTPS RapidIO的接收逻辑;
用XML配置文件为用户提供设置传输地址策略的入口;
用XML配置文件为用户提供设置RapidIO通信控制器配置策略的入口;
用C语言基于DDS的应用程序接口编写性能测试程序验证DDS RapidIO的性能,如下图5所示。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***、装置及其各个模块以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以,本发明提供的***、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,包括:
新模型创建步骤:基于DDS-RTPS协议提出DDS-RTPS协议RapidIO描述模型,利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型;
消息数据包的发送步骤:判定待发送的消息数据包的消息类型:若是RTPS协议消息,则将数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;若是业务消息,则将业务消息数据写入RapidIO总线端口,将业务消息已写入RapidIO总线端口的通知数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;
消息数据包的接收步骤:持续监听RTPS协议公共广播端口,当有消息数据时读取消息数据包,并判定消息类型:若判定为标准RTPS协议消息时,解析协议数据,并转发给上层用户;若判定为RapidIO通知消息时,解析消息,获得待用户接受业务消息的RapidIO端口信息,从RapidIO端口读取业务消息数据包,并转发给上层用户;
配置传输地址策略步骤:引入传输地址策略,允许DDS通信中间件应用通过传输地址策略可自主选择数据收发的底层传输机制;
配置策略引入步骤:引入RapidIO通信控制器配置策略。
2.根据权利要求1所述的DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,所述DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型:
RTPS协议消息数据包的大小小于第一预设值,且需要广播,都通过UDP进行收发;
业务消息数据包的大小大于第二预设值,都通过RapidIO进行收发。
3.根据权利要求1所述的DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,所述RapidIO通知消息的基本数据结构包括:
源信息:消息头、消息ID、消息基址以及数据长度;
目的地信息:目的IP地址、目的地消息ID、目的地址以及数据长度。
4.根据权利要求1所述的DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,所述传输地址策略配置实体实际传输样本报文时使用的传输层协议以及地址信息。
5.根据权利要求1所述的DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,所述RapidIO通信控制器配置策略用于对新增RapidIO通信控制器相关参数进行配置。
6.根据权利要求1所述的DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,还包括:RapidIO协议库,基于RapidIO驱动封装,屏蔽不同板卡、***下RapidIO驱动的差异,提供统一的功能接口集,便于与DDS RTPS协议融合。
7.根据权利要求1所述的DDS通信中间件集成RapidIO传输的方法,其特征在于,所述DDS-RTPS协议RapidIO描述模型:
兼容OMG IDL统一通信接口定义及其映射的通信代码框架;
提出一种兼顾UDP广播特性、RapidIO高效传输特性的全新RTPS协议机制;
支持符合OMG RTPS协议的UDP、RapidIO映射规则。
8.一种DDS通信中间件集成RapidIO传输的***,其特征在于,包括:
新模型创建模块:基于DDS-RTPS协议提出DDS-RTPS协议RapidIO描述模型,利用UDP广播、UDP小数据包传输高效、RapidIO大数据包传输高效的特点,提出全新的DDS-RTPS协议基于RapidIO的数据收发模型;
消息数据包的发送模块:判定待发送的消息数据包的消息类型:若是RTPS协议消息,则将数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;若是业务消息,则将业务消息数据写入RapidIO总线端口,将业务消息已写入RapidIO总线端口的通知数据写入RPTS协议公共UDP广播端口;
消息数据包的接收模块:持续监听RTPS协议公共广播端口,当有消息数据时读取消息数据包,并判定消息类型:若判定为标准RTPS协议消息时,解析协议数据,并转发给上层用户;若判定为RapidIO通知消息时,解析消息,获得待用户接受业务消息的RapidIO端口信息,从RapidIO端口读取业务消息数据包,并转发给上层用户;
配置传输地址策略模块:引入传输地址策略,允许DDS通信中间件应用通过传输地址策略可自主选择数据收发的底层传输机制;
配置策略引入模块:引入RapidIO通信控制器配置策略。
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