【摘 要】
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随着工业领域的快速发展,工业控制网络环境日益复杂,对数据传输的实时性、可靠性、确定性等提出了更高的要求,标准以太网所采用的事件触发机制在网络拥塞时暴露出时延较大、时延抖动无法预测等缺点,无法满足工业控制网络的传输需求。TTE技术是一种将时间触发协议与标准以太网相结合的综合网络传输技术,在保留标准以太网组组网灵活、低成本等优点的基础上增加了时间触发协议的实时性、容错性,能够在同一网络中高可靠、高性能
【基金项目】
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横向课题:同步确定性网络关键技术与系统研究;
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随着工业领域的快速发展,工业控制网络环境日益复杂,对数据传输的实时性、可靠性、确定性等提出了更高的要求,标准以太网所采用的事件触发机制在网络拥塞时暴露出时延较大、时延抖动无法预测等缺点,无法满足工业控制网络的传输需求。TTE技术是一种将时间触发协议与标准以太网相结合的综合网络传输技术,在保留标准以太网组组网灵活、低成本等优点的基础上增加了时间触发协议的实时性、容错性,能够在同一网络中高可靠、高性能地支持时间触发、速率受限、尽力而为等多种属性业务的综合传输,在航空航天、轨道交通等安全关键性领域具有广泛的应用前景。TTE网络由TTE交换机设备与TTE端系统设备连接构成,TTE交换机设备负责网络中各种业务的差异化中转服务,TTE端系统设备负责TTE网络中数据流量的产生与消费功能。典型的TTE端系统设备由CPU与终端板卡通过PCIe/Local Bus总线连接构成,CPU侧实现端系统软件部分逻辑,终端板卡侧实现端系统硬件部分逻辑,TTE端系统驱动软件作为端系统软硬件交互的桥梁,是TTE网络中必不可少的一环。本文在深入分析TTE网络需求、特点和工作原理的基础上,设计并实现了TTE端系统驱动软件。首先介绍了TTE技术相关内容,包括TTE的实现原理、网络架构、TTE端系统软硬件组成,以及PCIe/Local Bus总线下CPU与外设之间的数据交互方式、Windows/Linux/Vx Works操作系统下网络驱动开发所采用的框架模型。其次,结合TTE网络的应用场景和TTE端系统设备特点进行了TTE端系统驱动软件需求分析,包括功能需求、性能需求、架构需求等,据此提出TTE端系统设备的驱动软件总体结构,设计基于Vx Works/Linux/Windows平台的TTE端系统设备驱动程序,实现CPU通过PCIe总线/Local Bus总线与终端板卡之间的数据收发。然后,对于驱动程序的各个功能模块进行了设计与实现,对驱动软件的注册与注销模块、查询与配置模块、中断处理模块、数据收发模块的工作原理及具体实现进行了详细介绍。最后,搭建TTE验证网络环境,对所实现驱动软件进行测试评估,验证软件的功能和性能,结果表明该所设计的驱动软件功能正确、性能良好,为后续TTE端系统设备的研发及发展打下了良好的基础。
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