儀表系統中的基於網絡觸發的製作方法
2023-12-10 04:38:01
專利名稱：儀表系統中的基於網絡觸發的製作方法
技術領域：
本發明涉及儀表系統(instrument system)中的基於網絡觸發。
背景技術：
儀表系統可以包括多個儀表的布置，每個儀表適於執行屬於被關注的設備或系統或環境的一個或多個功能。儀表系統中的儀表的示例包括測量儀表、執行機構(actuator)儀表、應用控制器、計算設備、以及執行這些功能的組合的儀表。
在儀表系統中，通常與一個儀表相關聯的動作取決於與另一個儀表相關聯的事件。例如，在測試和測量系統中，將由執行機構儀表提供的激勵通常取決於由測量儀表獲得的測量結果。因此，儀表系統可以包括如下機制該機制用於在儀表間用信號通知事件，以使得可以採取適當的動作。
在儀表系統中用信號通知事件的一類機制採用被布線在儀表之間的硬連線的觸發線路。例如，檢測到事件的儀表可以通過在其觸發外出線路上生成觸發信號來用信號將該事件通知給其他儀表。其他儀表可以經由其觸發進入線路接收到該觸發信號，並且在響應中執行適當的動作。
遺憾地是，在包括了用於在儀表間進行一般通信的區域網(LAN)的儀表系統中，採用硬連線的觸發線路的用於用信號通知事件的機制可能具有各種缺點。例如，觸發線路所需要的額外導線可能增加該儀表系統的成本。另外，額外導線增加了由於觸發線纜的錯誤連接或缺失而導致錯誤的可能性。此外，硬連線的觸發線路可能無法以允許簡單的系統重配置的方式而受控於系統軟體。最後，硬連線的觸發線路可能只提供有限數量的事件信息，例如，單個位的信息。
發明內容
本發明公開了用於在儀表系統中執行基於網絡的觸發的技術，該技術使得儀表能夠在沒有硬連線的觸發線路的情況下有效地用信號通知事件。根據本教導的儀表系統包括耦合到區域網的第一儀表和第二儀表。第一儀表能夠響應於由第二儀表用信號通知的事件來執行動作。第二儀表通過經由區域網傳送觸發消息來用信號將事件通知第一儀表。本發明還公開了用於處理傳送觸發消息時的等待時間的技術，其中包括第一和第二儀表的內部體系結構以及系統待命。
從下面的詳細描述將清楚本發明的其他特徵和優點。
針對本發明的具體示例性實施例並且相應地參考附圖描述了本發明，在附圖中圖1示出了根據本教導的包括了基於網絡的觸發的儀表系統；圖2示出了一個實施例中的觸發消息中的一組資格(qualifying)信息；圖3示出了根據本技術在基於網絡的觸發中採用的儀表中的元件；圖4示出了可能在觸發消息的傳送中導致等待時間和抖動的網絡交換機的元件；圖5示出了根據本技術的儀表系統，該儀表系統包括用於使基於網絡的觸發的等待時間最小化的待命狀態和非待命狀態。
具體實施例方式
圖1示出了根據本教導的儀表系統100，其包括基於網絡的觸發。儀表系統100包括執行屬於被關注對象30的功能的一組儀表20～24。儀表20～24經由LAN通信，該LAN包括一組網絡通信線路50～54和一個網絡交換機40。在一個實施例中，網絡通信線路50～54和網絡交換機40符合乙太網標準。
儀表20～24測量變量和/或經由相應的輸入/輸出信道130～134的集合向被關注對象30提供激勵。被關注對象30可以是被關注的任何設備、系統或環境。例如，被關注對象30可以是測試和測量系統中的被測設備。
儀表20～24通過生成觸發消息並且經由LAN傳輸這些觸發消息而在儀表系統100中用信號通知事件。例如，儀表20通過生成觸發消息60並且經由網絡通信線路50和網絡交換機40將觸發消息60傳輸到儀表22和24，從而用信號通知事件。
觸發消息60包括一組資格信息70。資格信息70使觸發消息60的接收者(例如儀表22和24)能夠確定對觸發消息60的適當的響應。接收者對觸發消息60的示例性響應包括執行動作或忽略該觸發消息60。
在一個實施例中，在分組中攜帶觸發消息60，該分組包括被保留用於指定觸發消息的目的地地址。包括儀表20～24和網絡交換機40在內的儀表系統100中的所有設備都能夠識別所保留的觸發消息的目的地地址。每個獨立的設備決定如何處理觸發消息，例如，執行動作、忽略該消息、轉儲清除輸出隊列、抑止其他流量等。
儀表系統100的體系結構可以被看作提供了部分發生在LAN中的軟實時和硬實時之間的邊界。該邊界部分發生在LAN中，是由於觸發消息60的定時與滿足硬實時規範相關。儀表22～24中的一個或多個(例如儀表20)可以包括兩個真實的或虛擬的LAN輸入，一個用於硬實時而另一個用於軟實時。另外，網絡交換機40可以被配置為提供虛擬LAN，該虛擬LAN可以被用來實現對觸發消息的高優先級。
圖2示出了一個實施例中的資格信息70。資格信息70包括導致生成觸發消息60的事件的標識符72。標識符72例如可被接收者用來確定要響應於觸發消息60執行的適當動作，或者用來確定是否忽略觸發消息60。例如，如果標識符72指定與儀表22的功能不相關的事件，則儀表22可以忽略觸發消息60。
資格信息70包括時間戳74，其指定導致觸發消息60的事件的時間。時間戳74可被接收者用來確定是執行動作還是忽略觸發消息60。例如，如果標識符72指定與儀表22的功能相關的事件，但是時間戳74指定與儀表22的功能不相關的時間，則儀表22可以忽略觸發消息60，即，不採取動作。儀表22可以選擇取決於時間戳74的值的動作，或者執行取決於時間戳74的值的計算。
資格信息70包括一組應用上下文專用信息76。應用上下文專用信息76可以包括任何下述信息該信息可以被接收者用於確定響應於觸發消息60是執行動作還是不執行動作。
儀表22和24對觸發消息60的響應可以是在接收到觸發消息60後儘可能快地執行被編程的響應。
可以導致儀表20生成觸發消息60的事件的一個示例是在儀表20的輸入/輸出信道130上檢測到信號。在這個示例中，該事件代表儀表20外部發生的事情，例如與被關注對象30中的狀態改變相關聯的事件。
可以導致儀表20生成觸發消息60的事件的另一個示例是越過由儀表20測量或監控的變量的閾值。該變量可以在儀表20的內部，例如線路電壓，也可以在儀表20外部，例如被關注對象30的屬性。
可以導致儀表20生成觸發消息60的事件的另一個示例是滿足多個變量的邏輯條件。這可以例如發生在如下的邏輯分析儀中在該邏輯分析儀中，利用被定義為多個布爾變量(例如屬於被關注對象30的變量)的布爾表達式的事件來監控這多個布爾變量。
可以導致儀表20生成觸發消息60的事件的又一個示例是由控制程序發出的命令。在這種情形中，該事件可以是監督測試程序的一部分，或者可以例如指示何時開始試驗。
檢測到對應於觸發消息60的事件和觸發消息60的接收者的響應之間的等待時間可能是儀表系統100滿足期望規範的能力的一個限制因素。但是，在多種情形中該等待時間可以被克服。
如果響應於觸發消息60要採取的動作是被指定發生在該事件後的一定時間間隔處的執行動作，例如，建立物理世界中的改變，則出現一種使等待時間可以被克服的情形。這種動作的一個示例是在利用觸發消息60用消息通知了事件之後100毫秒時，改變施加到被關注對象30的電壓。如果100毫秒的時間間隔比將觸發消息60傳送到接收者的等待時間長，則因果性約束得到了滿足。觸發消息60的接收者(例如儀表22)可以使用時間戳74而在用時間戳74指定的時刻之後100毫秒時將電壓施加到被關注對象30。
如果響應於觸發消息60要採取的動作是對感興趣的變量進行非破壞性的測量，則出現另一種等待時間可以被克服的情形。在這種情形中，儀表可被配置用於連續測量感興趣的變量，並且將測量結果存儲到環形緩衝區中。可以響應於環形緩衝區的容量來選擇測量速率，以使得在接收到觸發消息60時，在等於傳送觸發消息60的等待時間的時間量之前的過去時間中獲得的測量結果將被存儲到環形緩衝區中。環形緩衝區機制也使得在下述情形中等待時間能夠被克服該情形需要在對應於觸發消息60的事件之後並在另一事件之前的時間間隔內的測量結果的集合。環形緩衝區可以被實現為使每個緩衝區條目都包括序列號或時間戳，該序列號或時間戳使該環形緩衝區的內容能夠與在觸發消息60中指定的相應的序列號或時間戳集郵相關(post collection correlation)。時間戳或序列號必須在整個儀表系統100中一致。事件的時間戳可以被包括在觸發消息60中，或者其可以經由隨後將由觸發消息60的接收者或環形緩衝器的內容的接收者發起的獨立的消息傳送。
圖3示出了根據本技術，在基於網絡的觸發中採用的儀表20中的元件。儀表22～24可以包括類似的元件。儀表20包括包括用於網絡通信的機制，它們包括一組應用代碼120、協議棧122、媒體訪問控制器124和到網絡通信線路50的物理接口126。
儀表20包括前端電路110，其用於處理與儀表20相關聯的事件，包括由儀表20檢測出的事件，以及對經由LAN上的觸發消息由其他儀表用信號通知的事件的響應。前端電路110包括事件檢測器/發生器112。事件檢測器/發生器112響應於在輸入/輸出信道130上的測量信號(例如與被關注對象30相關的測量信號)而生成事件信號150。事件信號150激活觸發發生器114。觸發發生器114在響應中生成觸發消息60，以經由網絡通信線路50傳輸。
觸發發生器114將觸發消息60直接提供給媒體訪問控制器124，以經由網絡通信線路50傳送，從而避免在觸發消息60由應用代碼120生成並且通過協議棧122向下發送的情況下會發生的等待時間和抖動。在一個實施例中，觸發發生器114包括存儲器，其存儲響應於事件信號150而預先組裝並等待去往媒體訪問控制器124的包含觸發消息60的分組。應用代碼120可以預先組裝該分組，並且觸發發生器114可以將相關信息插入到分組中，例如事件標識符、時間戳、上下文專用信息等。在一個實施例中，觸發發生器114使媒體訪問控制器124抑止其他未決外出分組的傳輸，直到觸發消息60已被發送之後。
儀表20包括觸發檢測器116，其檢測通過物理接口126經由網絡通信線路50接收到的進入觸發消息。觸發檢測器116通過檢查每個進入分組的前序部分和目的地地址部分來檢測進入觸發消息。觸發檢測器116在識別出進入觸發消息時也可以檢查該進入觸發消息中的資格信息，以確定是否忽略該進入觸發消息。觸發檢測器116將進入觸發消息提供給前端電路110中的觸發響應電路118。觸發響應電路118執行對該進入觸發消息的響應。
在一個實施例中，觸發檢測器116和觸發響應電路118包括待命狀態和非待命狀態。在待命狀態中，下一進入觸發消息將激活觸發檢測器116和觸發響應電路118。在非待命狀態中，進入觸發消息的接收將不產生影響。
圖4示出了可能在傳送觸發消息時導致等待時間和抖動的網絡交換機40的元件。所示實施例中的網絡交換機40包括輸入隊列140、背板142和輸出隊列144。輸入隊列140在背板142空閒之前保存進入消息。與輸出隊列144的等待時間相比，背板142中的等待時間可能較小。例如，如果輸出隊列144保存多個具有相同目的地的分組，則其可能加入高的等待時間。在一個實施例中，網絡交換機40被預配置為將觸發消息路由到指定的目的地(例如基於MAC地址)，以避免IP處理及其關聯的延遲。
圖5示出了根據本技術的儀表系統100的實施例，其包括待命狀態和非待命狀態，它們被提供來使基於網絡的觸發的等待時間最小化。待命消息62被用來使儀表系統100處於待命狀態。在所示實施例中，控制器60(例如應用控制器)通過生成待命消息62並經由網絡通信鏈路56將其傳送到網絡交換機40和儀表20～24來使儀表系統處於待命狀態。在其他實施例中，儀表20～24中的一個或多個可以生成待命消息62。儀表系統100可以在生成了觸發消息之後或者在超時間隔之後自動返回到非待命狀態。
在待命狀態中，儀表20～24中的觸發發生電路可被用於內部事件或外部事件的即時激活。例如，儀表20中的事件檢測器/發生器112和觸發發生器114在待命狀態中可被用於儀表20的外部事件或內部事件的即時激活。另外，在待命狀態中，從儀表20～22外出的網絡流量被抑止，以防止傳送觸發消息時的延遲。在儀表20中，例如，在待命狀態中，從協議棧122外出的網絡流量被抑止，以防止在需要其發送由觸發發生器114生成的觸發消息時對媒體訪問控制器124的爭用。在接收到待命消息時，已在處理中的消息可以被優先佔用(preempt)。
另外，待命消息62可能導致網絡交換機40優先佔用或轉儲清除輸出隊列144。這使得在網絡交換機40中處理觸發消息的延遲最小。如果在待命狀態的同時，進入網絡交換機40的其他網絡流量想去往觸發消息的目的地設備，則這些網絡流量可以在其輸入時被排隊，或者在其輸出時被優先佔用。
可以共享網絡通信線路50～56的諸如轉發器之類的其他設備在待命狀態期間抑止傳輸。
儀表20～24在待命狀態時接收的唯一類型的分組是觸發消息。如果應用只要求不具有資格信息的單一類型的觸發消息，則儀器可以激起觸發消息的第一前序位，從而節省解碼時間。如果應用允許多種類型的觸發消息，則可由單個儀表管理爭用。另外，如果發生爭用，則網絡交換機40可被配置為區分多種類型的觸發消息的優先級。
本發明的前述詳細說明被提供是為了舉例說明，而不是要窮盡或者將本發明限制於所公開的準確實施例。因此，本發明的範圍由所附權利要求來限定。
權利要求
1.一種儀表系統，包括耦合到區域網的第一儀表，所述第一儀表能夠響應於事件執行動作；耦合到區域網的第二儀表，所述第二儀表通過經由所述區域網傳輸觸發消息而用信號將所述事件通知所述第一儀表。
2.如權利要求1所述的儀表系統，其中，所述觸發消息包括一組資格信息，其使得所述第一儀表能夠確定是否執行所述動作。
3.如權利要求1所述的儀表系統，其中，所述觸發消息包括一組資格信息，其使得所述第一儀表能夠確定是否忽略所述觸發消息。
4.如權利要求l所述的儀表系統，其中，所述動作包括被指定發生在所述事件後的一定時間間隔處的行動。
5.如權利要求1所述的儀表系統，其中，所述動作包括在所述第一儀表接收到所述觸發消息時測量變量，以使所述測量結果被保持在所述第一儀表的環形緩衝區中。
6.如權利要求1所述的儀表系統，其中，所述觸發消息包括被保留用於在整個所述儀表系統中用信號通知所述事件的目的地地址。
7.如權利要求1所述的儀表系統，其中，所述第二儀表包括觸發發生器電路，該電路用於響應於所述事件生成所述觸發消息，以使所述觸發發生器將所述觸發消息提供給在所述第二儀表中的媒體訪問控制器，以經由所述區域網傳送。
8.如權利要求1所述的儀表系統，其中，所述第二儀表包括觸發發生器電路，其響應於所述事件訪問預組裝的觸發消息，並且將所述預組裝的觸發消息提供給所述第二儀表中的媒體訪問控制器，以經由所述區域網傳送。
9.如權利要求1所述的儀表系統，其中，所述第一儀表包括觸發檢測器，其獲得所述從物理接口到所述區域網的觸發消息。
10.如權利要求1所述的儀表系統，還包括如下設備該設備通過生成待命消息而使所述儀表系統處於待命狀態，從而使得當處於所述待命狀態中時，所述第二儀表優先佔用除了所述觸發消息外的去往所述區域網的外出流量。
11.如權利要求10所述的儀表系統，還包括具有外出隊列的網絡交換機，以使所述網絡交換機響應於所述待命消息而轉儲清除所述輸出隊列。
12.一種用於在儀表系統中用信號通知事件的方法，包括響應於所述事件生成觸發消息，並且經由區域網傳送所述觸發消息；響應於所述觸發消息執行對應於所述事件的動作。
13.如權利要求12所述的方法，其中，執行動作包括響應於所述觸發消息中的一組資格信息來確定是否執行所述動作。
14.如權利要求12所述的方法，還包括響應於所述觸發消息中的一組資格信息來確定是否忽略所述觸發消息。
15.如權利要求12所述的方法，其中，執行動作包括執行被指定發生在所述事件後的一定時間間隔處的行動。
16.如權利要求12所述的方法，其中，執行動作包括緩衝變量的一組測量結果，並且響應於所述觸發消息獲得所述測量結果之一。
17.如權利要求12所述的方法，其中，生成觸發消息包括生成具有目的地地址的所述觸發消息，所述目的地地址被保留用於在整個所述儀表系統中用信號通知事件。
18.如權利要求12所述的方法，其中，生成觸發消息包括響應於所述事件訪問預組裝的觸發消息。
19.如權利要求12所述的方法，還包括使所述儀表系統處於待命狀態中，所述待命狀態優先佔用除了所述觸發消息外的其他去往所述區域網的流量。
全文摘要
本發明公開了用於在儀表系統中執行基於網絡的觸發的技術，該技術使得儀表能夠在沒有硬連線的觸發線路的情況下有效地用信號通知事件。根據本教導的儀表系統包括耦合到區域網的第一儀表和第二儀表。第一儀表能夠響應於由第二儀表用信號通知的事件來執行動作。第二儀表通過經由區域網傳送觸發消息來用信號將事件通知給第一儀表。
文檔編號H04L12/00GK1808510SQ200510130138
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月12日 優先權日2005年1月21日
發明者約翰·C·艾德森, 蘭蒂·科弗爾斯通 申請人:安捷倫科技有限公司