基于最大分配距離算法的1553b總線消息傳輸優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于最大分配距離算法的1553B總線消息傳輸優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]1553B總線是一種集中式控制的飛機(jī)內(nèi)部電子系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，它的高可靠性、實(shí)時性以及靈活性使其在航空、航天等領(lǐng)域上得到廣泛的應(yīng)用。由于數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對實(shí)時性和可靠性具有很高的要求，必須保證1553B總線上消息傳輸?shù)膶?shí)時性。當(dāng)1553B總線上需要處理不同長度、不同周期的多種消息，并且存在異步消息需要處理時，系統(tǒng)的實(shí)時性一般很難保證。目前比較常見的1553B總線消息優(yōu)化算法有基于計(jì)算量向量算法、RMS調(diào)度算法、長釋放時間間隔優(yōu)先算法、HTSF算法等。在上述方法中，基于計(jì)算量向量算法和RMS調(diào)度算法都是基于靜態(tài)負(fù)載均衡的，沒有解決消息的動態(tài)負(fù)載均衡問題，當(dāng)總線上有很多非周期性消息時，容易導(dǎo)致總線堵塞或飽和；長釋放時間間隔優(yōu)先算法不能保證釋放間隔較小的消息或者突發(fā)消息能在截止期前完成調(diào)度；HTSF算法沒有考慮同一時刻可能有多條消息同時到達(dá)的情況，而且算法執(zhí)行效率較低。
[0003]因此，為了避免出現(xiàn)1553B總線堵塞和飽和現(xiàn)象，提高1553B總線的利用率，降低總線的平均延遲時間，均衡總線負(fù)載，需要設(shè)計(jì)一種優(yōu)化1553B總線消息傳輸?shù)姆椒ā?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何設(shè)計(jì)一種優(yōu)化1553B總線消息傳輸?shù)姆椒ǎ越档涂偩€的平均延遲率，均衡總線負(fù)載，達(dá)到最優(yōu)的通信效率。
[0006]( 二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于最大分配距離算法的1553B總線消息傳輸優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0008]S1、令消息傳輸時間X = Xc+Xs+Xr+Xg+n*Xdo其中，X。為指令字傳輸時間，X s為狀態(tài)字傳輸時間，X1^響應(yīng)時間，Xg為消息間隔時間，X d為數(shù)據(jù)字傳輸時間，η為周期的個數(shù)；
[0009]設(shè)定非周期性消息的個數(shù)為m，這m個非周期性消息要被安排在η個周期上，m彡n，各個周期上傳輸時間之和分別為A1, A2,…，An;
[0010]定義d = A1- Aj I , i，j = 1,2，...，]!，i乒j為分配距離，最大分配距離為dmax =max (Ai) - min (Aj) | ；
[0011]S2、將m個非周期性消息的傳輸時間由大到小排列X2…彡Xm，令num = η ；
[0012]S3、取出X1, Χ2，…，Xni中的前η個元素，并將XjPXn+1相加，得到ΧρΧ2，…，Χη+Χη+1這組η個數(shù)，再將這組數(shù)按照由大到小順序排列得到Y(jié)1，Υ2，…，Yn,此時將num加I，若此時m-num不小于零，則再把Xn+2和Y n相加，得到Y(jié):，Y2,…，1+2+1這組η個數(shù)，再將這組數(shù)按照從大到小順序排列得到Z1, Ζ2，…，Zn，此時再將num加1，以此類推，直到m_num小于零則結(jié)束本步驟；
[0013]S4、設(shè)最終得到的從大到小順序排列的一組η個數(shù)為K1, Κ2，…，Κη，這組數(shù)的每個數(shù)都由XpX2,…，Xni中的數(shù)表示，此時按照K ^K2,…，Kn中每個數(shù)的表達(dá)式將XpX2,…，Xni所對應(yīng)的消息安排在相應(yīng)的周期上進(jìn)行傳輸。
[0014](三)有益效果
[0015]本發(fā)明對遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于最大分配距離算法對非周期性消息傳輸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對傳輸?shù)?553Β消息塊的合理的組織，利用該算法對1553Β總線周期性消息和非周期性消息混合傳輸進(jìn)行優(yōu)化，能夠在滿足每條消息最大延遲時間要求的前提下，合理確定每條消息的相位，使得總線各條消息的延遲時間率達(dá)到均衡，有效地緩解了總線消息擁塞和飽和現(xiàn)象，解決了總線負(fù)載均衡的難題，提高了總線處理異步消息的能力，達(dá)到了最優(yōu)的通信效率。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的方法中最大分配距離算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]在每個小周期內(nèi)周期性消息傳輸完成后的剩余時間是用來處理非周期性消息的，若第一個小周期內(nèi)的非周期性消息沒有處理完，總線控制器就會將其放到下一個小周期內(nèi)處理。如果連續(xù)幾個小周期都無法處理該條非周期性消息，很可能導(dǎo)致該非周期性消息處理失敗，造成總線飽和或者堵塞現(xiàn)象。為了提高1553Β總線消息傳輸?shù)膶?shí)時性，降低總線的通信延遲率，本發(fā)明對遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于最大分配距離算法的1553Β總線消息傳輸優(yōu)化方法，能夠?qū)崿F(xiàn)將非周期性消息均衡分配到小周期內(nèi)，提高了處理非周期性消息的能力。
[0019]參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于最大分配距離算法的1553Β總線消息傳輸優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0020]S1、令消息傳輸時間X = Xc+Xs+Xr+Xg+n*Xdo其中，X。為指令字傳輸時間，X s為狀態(tài)字傳輸時間，Xr為響應(yīng)時間，X g為消息間隔時間，X 4為數(shù)據(jù)字傳輸時間，η為周期的個數(shù)，此周期為小于預(yù)設(shè)值的小周期；
[0021]設(shè)定非周期性消息的個數(shù)為m，這m個非周期性消息要被安排在η個周期上，m彡n，各個周期上傳輸時間之和分別為A1, A2,…，An;
[0022]定義d = A1- Aj I , i, j = I, 2，..., n, i ^ j為分配距離，最大分配距離為dmax =max (Ai) - min (Aj) | ；
[0023]S2、為了保證分配各組之間的差異達(dá)到最小，需保證最大分配距離值最小。將m個非周期性消息的傳輸時間由大到小排列-.X1^Xm，令num = η ；
[0024]S3、取出X1, Χ2，…，Xni中的前η個元素，并將XjPXn+1相加，得到X1J2,…，Χη+Χη+1這組η個數(shù)，再將這組數(shù)按照由大到小順序排列得到Y(jié)1，Υ2，…，Yn,此時將num加I，若此時m-num不小于零，則再把Xn+2和Y n相加，得到Y(jié):，Y2,…，1+2+1這組η個數(shù)，再將這組數(shù)按照從大到小順序排列得到Z1, Z2，…，Zn，此時再將num加1，以此類推，直到m_num小于零則結(jié)束本步驟S3，繼續(xù)執(zhí)行步驟S4 ；
[0025]S4、設(shè)最終得到的從大到小順序排列的一組η個數(shù)為K1, Κ2，…，Κη，這組數(shù)的每個數(shù)都由XpX2,…，Xni中的數(shù)表示，此時按照K ^K2,…，Kn中每個數(shù)的表達(dá)式將XpX2,…，Xni所對應(yīng)的消息安排在相應(yīng)的周期上進(jìn)行傳輸，從而將m個非周期性消息安排在了 η個周期上進(jìn)行傳輸。
[0026]下面舉例說明。
[0027]例如，m= 6，η = 4，X1= 10，X 2= 8，X 3= 7，X 4= 6.5，X 5= 6，X 6= 3，則按照步驟 S3，弟一次排序后得到 Y1= X 4+Χ5= 12.5，Y 2= X 1 = 10，Y 3= X 2= 8，Y 4= X 3= 7 ;弟二次排序后得到 Z1= Y != X 4+X5= 12.5，Z 2= Y 4+X6= X S+X6= 10，Z 3= Y 2= X j= 10，Z 4=Y3=X2= 8，因此，步驟S4中，將第4、5個非周期消息安排在第I個周期上進(jìn)行傳輸，將第3、6個非周期消息安排在第2個周期上進(jìn)行傳輸，將第I個非周期消息安排在第3個周期上進(jìn)行傳輸，將第2個非周期消息安排在第4個周期上進(jìn)行傳輸。也可以通過計(jì)算驗(yàn)證，相對于其他任意分配方式來說，這種分配方式所得到的最大分配距離值是最小的，為d_ =
max (Ai) - min (Aj) = 12.5-8 =4.5。
[0028]可以看出，本發(fā)明基于最大分配距離算法對非周期性消息傳輸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對傳輸?shù)?553B消息塊的合理的組織，仿真結(jié)果表明，利用該算法對1553B總線周期性消息和非周期性消息混合傳輸進(jìn)行優(yōu)化，能夠在滿足每條消息最大延遲時間要求的前提下，合理確定每條消息的相位，使得總線各條消息的延遲時間率達(dá)到均衡，有效地緩解了總線消息擁塞和飽和現(xiàn)象，解決了總線負(fù)載均衡的難題，提高了總線處理異步消息的能力，達(dá)到了最優(yōu)的通信效率。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于最大分配距離算法的1553B總線消息傳輸優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、令消息傳輸時間X= Xc+Xs+Xr+Xg+n*Xdo其中，X。為指令字傳輸時間，Xs為狀態(tài)字傳輸時間，X1^響應(yīng)時間，Xg為消息間隔時間，X d為數(shù)據(jù)字傳輸時間，η為周期的個數(shù)； 設(shè)定非周期性消息的個數(shù)為m，這m個非周期性消息要被安排在η個周期上，m多n，各個周期上傳輸時間之和分別為A1, A2,…，An； 定義d = A1- Aj I, i, j = 1，2，…，n，i乒j為分配距離，最大分配距離為dmax =max (Ai) - min (Aj) | ； S2、將m個非周期性消息的傳輸時間由大到小排列X2…彡Xm，令num= η ； S3、取出X1,X2,…，Xni中的前η個元素，并將XjP X n+1相加，得到X ^ X2,…，Xn+Xn+1這組η個數(shù)，再將這組數(shù)按照由大到小順序排列得到Y(jié)1, Y2,…，Yn，此時將num加1，若此時m-num不小于零，則再把Xn+2和Y n相加，得到Y(jié):，Y2,…，1+2+1這組η個數(shù)，再將這組數(shù)按照從大到小順序排列得到Z1, Ζ2，…，Zn，此時再將num加1，以此類推，直到m_num小于零則結(jié)束本步驟； S4、設(shè)最終得到的從大到小順序排列的一組η個數(shù)為K1,K2,…，Κη，這組數(shù)的每個數(shù)都由X^X2,…，Xni中的數(shù)表示，此時按照K ^K2,…，Kn中每個數(shù)的表達(dá)式將X^X2,…，對應(yīng)的消息安排在相應(yīng)的周期上進(jìn)行傳輸。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于最大分配距離算法的1553B總線消息傳輸優(yōu)化方法，屬于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明對遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于最大分配距離算法對非周期性消息傳輸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對傳輸?shù)?553B消息塊的合理的組織，利用該算法對1553B總線周期性消息和非周期性消息混合傳輸進(jìn)行優(yōu)化，能夠在滿足每條消息最大延遲時間要求的前提下，合理確定每條消息的相位，使得總線各條消息的延遲時間率達(dá)到均衡，有效地緩解了總線消息擁塞和飽和現(xiàn)象，解決了總線負(fù)載均衡的難題，提高了總線處理異步消息的能力，達(dá)到了最優(yōu)的通信效率。
【IPC分類】H04L12/40
【公開號】CN105245423
【申請?zhí)枴緾N201510542207
【發(fā)明人】趙昶宇
【申請人】中國航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五七研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月28日