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CN116723254A - 车载以太网控制器及其数据传输方法 - Google Patents

车载以太网控制器及其数据传输方法 Download PDF

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CN116723254A CN202211605652.9A CN202211605652A CN116723254A CN 116723254 A CN116723254 A CN 116723254A CN 202211605652 A CN202211605652 A CN 202211605652A CN 116723254 A CN116723254 A CN 116723254A
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Abstract

本公开涉及一种车载以太网控制器及其数据传输方法，控制器包括：TCP/IP模块，不管是否从接收侧收到ACK，连续传输一系列相当于所设定窗口大小以下的数据包，最初所述窗口大小被设定为从所述接收侧获得的窗口大小值；以及窗口大小重置部，当从所述接收侧接收到DUP ACK时，将所述窗口大小重置为减小的值。

Description

车载以太网控制器及其数据传输方法
技术领域
本发明涉及一种车载以太网控制器，更详细而言，涉及一种应用汽车开放系统架构(AUTOSAR)平台的车载以太网控制器及其的数据传输方法。
背景技术
汽车开放系统架构(AUTomotive Open System Architecture；AUTOSAR)是应对汽车电子部件嵌入式软件使用的剧增的标准化平台，很多种汽车制造商、汽车零部件制造商、开发工具制造商和半导体制造商参与。
过去，用于汽车的总线系统，一般采用CAN、LIN、FlexRay、MOST等通信规格，但随着车载电子控制设备和多媒体设备的增加，以太网通信正在应用于车辆。
自AUTOSAR 4.0版以来，以太网一直是AUTOSAR标准的一部分。CAN、LIN或FlexRay接口直接在AUTOSAR的协议数据单元(PDU)接口实现，而以太网接口(EthIf)将原始数据路由到TCP/IP堆栈或直接从TCP/IP堆栈接收数据。
在TCP/IP协议中，将要传输的数据以包为单位传输，考虑到接收侧的缓冲区大小，不管接收侧是否接收到ACK，都会连续传输预定量的一系列数据包。但是，在空中传输(Over-the-Air，OTA)等收发大容量数据时，由于接收侧的硬件队列(H/W Queue)等硬件限制，可能会出现丢包，在这种情况下，需要重传丢失的包。由于这样的丢包及重传而发生时间损失(time loss)。
发明内容
本发明所要解决的课题在于，提供一种车载以太网控制器及其的数据传输方法，其可以抑制在车载以太网控制器中收发大容量数据时，因丢包及数据包重发而引起的时间损失。
本发明所要解决的问题不限于上述问题，本领域的普通技术人员通过以下记载将清楚地理解其他未提及的问题。
为了解决所述技术问题，根据本发明的车载以太网控制器，其中，包括：TCP/IP模块，不管接收侧是否接收到ACK，连续传输一系列相当于所设置的窗口大小以下的数据包，最初所述窗口大小被设定为从所述接收侧获得的窗口大小值；以及窗口大小重置部，当从所述接收侧接收到DUP ACK时，将所述窗口大小重置为减小的值。
所述窗口大小重置部可以将所述窗口大小重置为直到连续传输对应于所述接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数据量。
所述窗口大小重置部，可以根据直到连续传输对应于所述接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数量和MTU(Maximum Transmission Unit)的大小重置所述窗口大小。
所述窗口大小重置部，可以将所述窗口大小重置为(所述连续传输的数据包的数量)×(所述MTU大小)。
当所述TCP/IP模块接收到所述DUP ACK时，可以从对应于所述接收到的DUP ACK的数据包的下一个数据包开始重传。
所述窗口大小重置部可以根据从多个接收侧接收的DUP ACK独立地重置所述窗口大小。
为了解决所述技术问题，根据本发明的车载以太网控制器的数据传输方法，其中，包括：将窗口大小设置为从接收侧获取的窗口大小值的步骤；不管所述接收侧是否接收到ACK，连续传输一系列相当于所述所设置的窗口大小以下的数据包的步骤；当从所述接收侧接收到DUP ACK时，将所述窗口大小重置为减小的值的步骤；以及不管所述接收侧是否接收到ACK，连续传输一系列相当于所述重置窗口大小以下的数据包的步骤。
在所述重置步骤中，可以将所述窗口大小重置为直到连续传输对应于所述接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数据量。
在所述重置步骤中，可以根据直到连续传输对应于所述接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数量和MTU(Maximum Transmission Unit)的大小，重置所述窗口大小。
在所述重置步骤中，可以将所述窗口大小重置为(所述连续传输的数据包的数量)×(所述MTU大小)。
所述车载以太网控制器的数据传输方法，还可以包括当接收到所述DUP ACK时，从对应于所述接收到的DUP ACK的数据包的下一个数据包开始重传。
在所述重置步骤中，可以根据从多个接收侧接收的DUP ACK独立地重置所述窗口大小。
发明效果
根据上述的本发明，通过根据从接收侧接收到的DUP ACK重置窗口大小，可以抑制在车载以太网控制器中收发大容量数据时，因丢包及数据包重发而引起的时间损失。
此外，通过根据从接收侧接收到的DUP ACK，按照接收侧独立地重置窗口大小，从而，在没有因丢包及重发而引起的时间损失的情况下，可以确保每个接收侧的最佳传输速度。
本发明的效果不限于上述效果，本领域的普通技术人员通过以下记载将清楚地理解未提及的其他效果。
附图说明
图1示出根据本发明的一实施例的车载以太网控制器的结构。
图2示出根据本发明的一实施例的传输侧以太网控制器100的数据传输方法的流程图。
图3A及图3B是示出根据本发明的一实施例的从传输侧向接收侧传输数据的过程的数据流程图示例。
具体实施方式
下面，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。在以下说明及附图中，对实际上相同的构成要素分别标注相同的附图标记，并省略重复说明。在说明本发明时，若判断为对相关公知功能或结构的具体说明会使本发明的要旨不明确，则省略对其的详细说明。
图1示出根据本发明的一实施例的车载以太网控制器的结构。传输侧以太网控制器100，可以包括插座转接器(socket adapter)模块110、TCP/IP模块120、以太网接口模块130、窗口大小重置部140、以太网MCAL模块150、直接存储器访问(DMA，Direct MemoryAccess)模块160、硬件队列170、及介质访问控制(MAC，Media Access Control)模块180。接收侧以太网控制器200，还包括插座转接器模块210、TCP/IP模块220、以太网接口模块230、窗口大小重置部240、以太网MCAL模块250、DMA模块260、硬件队列270及MAC模块280。插座转接器模块110、210、TCP/IP模块120、220、以太网接口模块130、230以及窗口大小重置部140、240可以包括在基本软件(Basic Software，BSW)中。以太网MCAL模块150、250可以包括在微控制器抽象层(MCAL，Microcontroller Abstraction Layer)中。DMA模块160、260、硬件队列170、270以及MAC模块180、280可以被包括在硬件中。
从传输侧以太网控制器100的主应用程序(图中省略示出)传输请求的数据经由插座转接器模块110、TCP/IP模块120、以太网接口模块130、以太网MCAL模块150、以及DMA模块160、硬件队列170及MAC模块180传输至网络。通过网络传输的数据经由接收侧以太网控制器200的MAC模块280、硬件队列270、DMA模块260、以太网MCAL模块250、以太网接口模块230、TCP/IP模块220、插座转接器模块210接收至主应用程序(图中省略示出)。
当传输侧以太网控制器100要向接收侧以太网控制器200传输数据时，传输侧以太网控制器100通过与接收侧以太网控制器200的三次握手(3-way handshake)获得接收侧的窗口大小值，并将TCP/IP模块120的窗口大小设置为对应的值。然后，不管是否从接收侧接收到ACK，TCP/IP模块120连续传输一系列相当于设置窗口大小以下的数据包。
通常，硬件队列270的容量是有限的，作为MAC模块280和硬件队列270之间的接口的精简千兆媒体独立接口(RGMII，Reduced Gigabit Media Independent Interface)具有Gbps单位的速度，并且，硬件队列270和DMA模块260之间的接口具有Mhz单位的速度。由于硬件队列270的容量限制和速度不匹配(mismatch)，在接收侧以太网控制器200可能会发生丢包。由于丢包而接收到乱序的数据包时，接收侧以太网控制器200的TCP/IP模块220重新传输最近传输的ACK(DUP ACK)。当从接收侧接收到DUP ACK时，传输侧以太网控制器100的TCP/IP模块120从对应于DUP ACK的数据包的下一个数据包开始重传，因此，会造成时间损失。由于每次传输相当于初始设置的窗口大小的一系列数据包时，都会继续发生这种时间损失，因此，在传输大量数据时，会成为非常严重的问题。
在本发明的实施例中，在传输侧以太网控制器100设置窗口大小重置部140，从而，在从接收侧接收到DUP ACK时，根据DUP ACK将窗口大小重置为减小的值，通过使TCP/IP/模块120根据重置的窗口大小传输数据包，从而，防止发生丢包。
此处，可以将窗口大小重置为直到连续传输与接收到的DUP ACK相对应的数据包为止的数据包的量。另外，窗口大小可以被重置为直到连续传输与接收到的DUP ACK相对应的数据包为止的数据包的数量和最大传输单元(MTU，Maximum Transmission Unit)大小的乘积。
(直到连续传输与DUP ACK相对应的数据包为止的数据包的数量)×(MTU大小)
此处，MTU大小，例如可以为1,500字节。
例如，最初，窗口大小设置为从接收侧获得的值即12,000字节，因此，TCP/IP模块120连续传输8个1,500字节的数据包(12,000字节)(与是否接收ACK无关)，假设从接收侧接收到第四个数据包的DUP ACK。这在第5个数据包发生了丢包，因此，由于接收侧的硬件队列的限制，最多可以正常接收到4个数据包，但是在第5个数据包中发生了丢包。因此，窗口大小重置部140将窗口大小重置为连续传输第四个数据包的数据包的量(6,000字节)，或者重置为连续传输的数据包的数量(4)×MTU大小(1,500)＝6,000字节。然后，在TCP/IP模块120，由于对第4个数据包的DUP ACK，而在传输第5到第8个数据包之后，根据重置的窗口大小6,000字节，连续传输4个1,500字节的数据包(12,000字节)(与是否接收ACK无关)。
图2示出根据本发明的一实施例的传输侧以太网控制器100的数据传输方法的流程图。
在步骤310中，TCP/IP模块120通过与接收侧的3次握手(3-way handshake)来接收窗口大小值。
在步骤320中，TCP/IP模块120将窗口大小设置为从接收侧接收到的窗口大小值。
在步骤330中，TCP/IP模块120，不管是否从接收侧接收到ACK，连续传输一系列相当于所设置窗口大小以下的数据包。
当由于在接收侧的丢包而从接收侧接收到DUP ACK时(步骤340)，在步骤350中，TCP/IP模块120从与接收到的DUP ACK对应的数据包的下一个数据包开始重传。
在步骤360中，窗口大小重置部140将TCP/IP模块120的窗口大小重置为减小的值。例如，将窗口大小重置为直到连续传输与接收到的DUP ACK相对应的数据包为止的数据包的量，或者重置为直到连续传输与接收到的DUP ACK相对应的数据包为止的数据包的数量和MTU(Maximum Transmission Unit)大小的乘积。
当完成待连续传输的数据包的传输(步骤370)，并从接收侧接收到至少一个ACK(步骤380)时，返回步骤330，不管接收侧是否接收到ACK，TCP/IP模块120连续传输一系列相当于通过步骤360重置的窗口大小以下的数据包。
在通过步骤360重置窗口大小之后，由于在接收侧不发生丢包，因此，不会发生DUPACK的接收和数据包的重传。
图3A及图3B是示出根据本发明的一实施例的从传输侧向接收侧传输数据的过程的示例数据流程图。
参考图3A，传输侧以太网控制器100传输Syn，接收侧以太网控制器200传输包括窗口大小值的Syn/Ack，并且，传输侧以太网控制器100执行传输Ack的三次握手(3-wayhandshake)。
传输侧以太网控制器100的TCP/IP模块120，将窗口大小设置为从接收侧接收的窗口大小值(例如，12,000字节)。
TCP/IP模块120连续传输8个1，500字节的数据包(Data#1至#8)，对应于12，000字节。在此过程中，在接收侧的第五个数据包(Data#5)发生丢包。
接收侧以太网控制器200，对正常接收的第一至第四个数据包(Data#1至#4)传输ACK(ACK#1至#4)，第四个数据包(Data#4)之后接收到第六个数据包(Data#6)，因此，重传对第四个数据包(Data#4)的ACK#4(DUP ACK)。
在接收到DUP ACK(ACK#4)的TCP/IP模块120重传对应于ACK#4的数据包(Data#4)之后的数据包(Data#5至#8)。此时，在从接收DUP ACK(ACK#4)开始传输数据包(Data#5至#8)的过程中发生时间损失。
参考图3B，由于在图3A中接收到DUP ACK(ACK#4)，因此，窗口大小重置部140将窗口大小重置为直到连续传输对应于DUP ACK(ACK#4)的数据包(Data#4)为止的数据包(Data#1至#4)的数据量(6,000字节)(或4×MTU大小(1,500)＝6,000字节)。
由于窗口大小被重置为6,000字节，因此，TCP/IP模块120连续传输4个1,500字节的数据包(Data#9至#12)，对应于6,000字节。当对于4个连续传输的数据包(Data#9至#12)中的至少一个接收到ACK(ACK#9)时，TCP/IP模块120连续传输下一个4个数据包(Data#13至#16)。这样，在考虑接收侧的硬件队列而重置窗口大小后开始，不会发生丢包，从而，也不会发生时间损失。
在如上所述本发明的实施例中，举例说明了接收侧为一个，但是根据实施例，可以存在多个接收侧。当接收侧为多个时，由于每个接收侧的硬件队列的情况会不同，因此，接收DUP ACK的方式也会不同。例如，可以从一个接收侧接收ACK#4作为DUP ACK，并且，可以从另一个接收侧接收ACK#6作为DUP ACK。如此，当存在多个接收侧时，窗口大小重置部140可以根据从对应的接收侧接收到的DUP ACK独立地重置窗口大小。例如，对于作为DUP ACK接收ACK#4的接收侧，可以将窗口大小重置为6,000字节，对于作为DUP ACK接收ACK#6的接收侧，可以将窗口大小重置为9,000字节。因此，可以根据接收侧的硬件队列的情况，确保每个接收侧的最优传输速度。
可以通过计算机程序指令来执行本发明所附框图的每个块及流程图的各步骤的组合。由于计算机程序指令可以加载在通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器上，因此，由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于执行框图的每个块或流程图的各步骤中说明的功能的装置。由于计算机程序指令也可以存储在能够由计算机或其他可编程数据处理设备支持的计算机可用或计算机可读存储器中，以便以特定方式体现功能，所以存储在计算机可用或计算机可读存储器中的指令可以产生其中嵌入有指令装置的制造项目，该指令装置执行框图的每个块或流程图的各步骤中说明的功能。由于计算机程序指令可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，所以计算机或其他可编程数据处理设备执行一系列操作步骤，并且生成由计算机执行的程序，使得在计算机或其他可编程数据处理设备中执行的指令可以提供用于执行框图的每个块和流程图的各步骤中说明的功能的步骤。
此外，每个块或每个步骤可以指代模块、节段或代码的一部分，其包括用于执行特定逻辑功能的一个或多个指令。此外，应注意，在一些替代实施例中，在块或步骤中叙述的功能可以在偏离顺序的情况下发生。例如，连续示出的两个块或步骤可以基本上同时执行，或者有时可以根据对应的功能以相反的顺序执行。
以上，仅用于示例性地说明本发明的技术精神，并且本发明所属领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的本质特征的情况下对其进行各种改变和修改。因此，本发明中公开的实施例不是旨在限制而是解释本发明的技术精神，并且本发明的技术精神范围不应受上述实施例的限制。本发明的保护范围应由所附权利要求来解释，并且在其等同范围内的所有技术精神都应包括在本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种车载以太网控制器，其特征在于，包括：
TCP/IP模块，不管接收侧是否接收到ACK，连续传输一系列相当于所设置的窗口大小以下的数据包，最初所述窗口大小被设定为从所述接收侧获得的窗口大小值；以及
窗口大小重置部，当从所述接收侧接收到DUP ACK时，将所述窗口大小重置为减小的值。
2.根据权利要求1所述的车载以太网控制器，其特征在于，所述窗口大小重置部将所述窗口大小重置为直到连续传输对应于接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数据量。
3.根据权利要求1所述的车载以太网控制器，其特征在于，所述窗口大小重置部，根据直到连续传输对应于接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数量和MTU的大小，重置所述窗口大小。
4.根据权利要求3所述的车载以太网控制器，其特征在于，所述窗口大小重置部，将所述窗口大小重置为：所述连续传输的数据包的数量×所述MTU的大小。
5.根据权利要求1所述的车载以太网控制器，其特征在于，当所述TCP/IP模块接收到所述DUP ACK时，从对应于接收到的DUP ACK的数据包的下一个数据包开始重传。
6.根据权利要求1所述的车载以太网控制器，其特征在于，所述窗口大小重置部根据从多个接收侧接收的DUP ACK独立地重置所述窗口大小。
7.一种车载以太网控制器的数据传输方法，其特征在于，包括：
将窗口大小设置为从接收侧获取的窗口大小值的步骤；
不管所述接收侧是否接收到ACK，连续传输一系列相当于所设置的窗口大小以下的数据包的步骤；
当从所述接收侧接收到DUP ACK时，将所述窗口大小重置为减小的值的步骤；以及
不管所述接收侧是否接收到ACK，连续传输一系列相当于重置窗口大小以下的数据包的步骤。
8.根据权利要求7所述的车载以太网控制器的数据传输方法，其特征在于，在重置步骤中，将所述窗口大小重置为直到连续传输对应于接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数据量。
9.根据权利要求7所述的车载以太网控制器的数据传输方法，其特征在于，在重置步骤中，根据直到连续传输对应于接收到的DUP ACK的数据包为止的数据包的数量和MTU的大小，重置所述窗口大小。
10.根据权利要求9所述的车载以太网控制器的数据传输方法，其特征在于，在重置步骤中，将所述窗口大小重置为：所述连续传输的数据包的数量×所述MTU的大小。
11.根据权利要求7所述的车载以太网控制器的数据传输方法，其特征在于，还包括当接收到所述DUP ACK时，从对应于接收到的DUP ACK的数据包的下一个数据包开始重传。
12.根据权利要求7所述的车载以太网控制器的数据传输方法，其特征在于，在重置步骤中，根据从多个接收侧接收的DUP ACK独立地重置所述窗口大小。
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