王逸兮，廖榮濤，葉宇軒

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司信息通信公司，湖北武漢 430077）

中臺(tái)的應(yīng)用目的在于低成本、高速率地提升企業(yè)創(chuàng)新能力，始終以構(gòu)建企業(yè)共享服務(wù)作為實(shí)踐核心[1-2]。就現(xiàn)有發(fā)展情況來(lái)看，“前臺(tái)”主機(jī)能夠獨(dú)立應(yīng)對(duì)各類型一線業(yè)務(wù)，能夠較為敏捷地適應(yīng)市場(chǎng)需求，而“中臺(tái)”則可將企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)能力與數(shù)字運(yùn)營(yíng)能力轉(zhuǎn)化為強(qiáng)有力的業(yè)務(wù)支撐體系。

隨著中臺(tái)架構(gòu)復(fù)雜性程度的增大，交互式傳輸協(xié)議的實(shí)效性能力會(huì)出現(xiàn)不斷下降的變化趨勢(shì)。為解決此問(wèn)題，消息隊(duì)列型交換系統(tǒng)利用FPGA 控制主機(jī)，記錄內(nèi)生性數(shù)據(jù)的實(shí)際傳輸需求，再借助USB端口，建立必要的信息交互傳輸通道。然而此系統(tǒng)所存儲(chǔ)的內(nèi)生性數(shù)據(jù)在中臺(tái)間的交互效率過(guò)低，易導(dǎo)致協(xié)議交互性水平的持續(xù)下降。為避免上述情況的發(fā)生，設(shè)計(jì)了基于中臺(tái)架構(gòu)的內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)，在CAN 中臺(tái)總線控制器的支持下，連接必要的交互式協(xié)議棧，再聯(lián)合寄存器處理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)生性數(shù)據(jù)交互格式的轉(zhuǎn)換處理。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于中臺(tái)架構(gòu)內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)的硬件執(zhí)行環(huán)境由CAN 中臺(tái)總線控制器、寄存器處理模塊、內(nèi)生處理器交互控制模塊三部分共同組成，具體搭建方法如下。

1.1 CAN中臺(tái)總線控制器

CAN 中臺(tái)總線控制器是內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)的核心硬件執(zhí)行結(jié)構(gòu)，可在CAN 總線的作用下，將出入口節(jié)點(diǎn)調(diào)試成統(tǒng)一的連接形式，再借助CAN適配器，建立內(nèi)生性節(jié)點(diǎn)與中臺(tái)上機(jī)位之間的實(shí)用連接關(guān)系[3]。交互式傳感器位于CAN 中臺(tái)總線控制器末端，可聯(lián)合兩類內(nèi)生性節(jié)點(diǎn)，對(duì)待處理數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與處理，再在感知到交互傳輸信號(hào)后，將這些已存儲(chǔ)信息參量釋放于空白的系統(tǒng)信道結(jié)構(gòu)體之中，以此來(lái)使中臺(tái)架構(gòu)始終保持相對(duì)空閑的存在狀態(tài)，一方面抑制內(nèi)生性數(shù)據(jù)的混亂傳輸行為，另一方面控制交互式傳輸協(xié)議對(duì)中臺(tái)主機(jī)造成的阻礙性影響強(qiáng)度[4-5]。圖1 為CAN 中臺(tái)總線控制器結(jié)構(gòu)圖。

圖1 CAN中臺(tái)總線控制器結(jié)構(gòu)圖

1.2 寄存器處理模塊

CAN 中臺(tái)總線控制器通過(guò)配置寄存器處理模塊的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)生性數(shù)據(jù)傳輸行為的有效調(diào)節(jié)，再借助內(nèi)生處理器交互控制模塊，達(dá)到控制中臺(tái)架構(gòu)體系的操作目的。一般情況下，寄存器處理模塊具備工作模式、復(fù)位模式兩種連接形態(tài)，前者能夠較好地鑒別中臺(tái)架構(gòu)現(xiàn)階段所執(zhí)行的發(fā)送識(shí)別碼，并可遵照交互式傳輸協(xié)議的實(shí)際應(yīng)用需求，對(duì)內(nèi)生性數(shù)據(jù)進(jìn)行驅(qū)逐或聚合處理；后者主要面對(duì)中臺(tái)架構(gòu)中的驗(yàn)收代碼，在不考慮其他干擾條件的情況下，只有在總線定時(shí)結(jié)果保持為“1”時(shí)，寄存器處理模塊才能在內(nèi)生性數(shù)據(jù)集群中，占據(jù)相對(duì)較為良好的交互地址分配權(quán)限[6-7]。表1 為寄存器地址分配情況。

表1 寄存器地址的分配

1.3 內(nèi)生處理器交互控制模塊

內(nèi)生處理器交互控制模塊在系統(tǒng)寄存器處理模塊的作用下，滿足CAN 中臺(tái)總線協(xié)議的實(shí)際傳輸需求，并可在借助交互式連接協(xié)議棧的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)安全映射關(guān)系的精準(zhǔn)定義[8-9]。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，內(nèi)生處理器交互控制模塊具備較強(qiáng)的信息采樣與發(fā)送能力，可為系統(tǒng)核心處理主機(jī)提供一定強(qiáng)度的報(bào)文傳輸流量，一方面將中臺(tái)架構(gòu)體系調(diào)試至相對(duì)較為完善的連接模式，另一方面也可完成對(duì)內(nèi)生性數(shù)據(jù)連接行為的更改與調(diào)試[10-11]。由于交互控制環(huán)節(jié)的存在，中臺(tái)架構(gòu)中暫存的內(nèi)生性數(shù)據(jù)可直接傳輸至CAN 中臺(tái)總線控制器、寄存器處理模塊等多個(gè)應(yīng)用結(jié)構(gòu)體之中，并可在不違背交互式連接協(xié)議棧執(zhí)行需求的基礎(chǔ)上，分辨現(xiàn)有數(shù)據(jù)安全映射關(guān)系是否能夠與系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用能力相匹配。圖2 為內(nèi)生處理器交互控制模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖2 內(nèi)生處理器交互控制模塊結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)硬件執(zhí)行環(huán)境的支持下，按照交互式協(xié)議棧連接、數(shù)據(jù)安全映射關(guān)系定義、交互格式轉(zhuǎn)換的處理流程，完成系統(tǒng)的軟件執(zhí)行環(huán)境搭建，兩相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基于中臺(tái)架構(gòu)內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)的順利應(yīng)用。

2.1 交互式連接協(xié)議棧

交互式連接協(xié)議?？捎绊懼信_(tái)架構(gòu)環(huán)境中的內(nèi)生性數(shù)據(jù)傳輸行為，并可在CAN 總線控制器、寄存器處理模塊等多個(gè)硬件執(zhí)行結(jié)構(gòu)的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)調(diào)試作用能力的規(guī)劃與分配[12]。常見(jiàn)的交互式連接協(xié)議棧包含IPX/SPX、TCP/IP、NetBEUI、RS-232-C 4 種應(yīng)用形式。其中，IPX/SPX 協(xié)議棧具有強(qiáng)大的路由功能，可將中臺(tái)架構(gòu)中暫存的內(nèi)生性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存至其他系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)體系之中。TCP/IP 協(xié)議棧的操作靈活性最強(qiáng)，可直接作用于中臺(tái)架構(gòu)中的數(shù)據(jù)安全交互處理結(jié)構(gòu)，并可將待傳輸內(nèi)生性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成既定存儲(chǔ)格式[13]。詳細(xì)的交互式協(xié)議棧連接原理如表2所示。

表2 交互式協(xié)議棧連接原理

2.2 數(shù)據(jù)安全映射關(guān)系定義

在信息傳輸格式保持不變的情況下，待處理內(nèi)生性數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)值量越大，最終所建立的安全性映射關(guān)系也就越復(fù)雜，反之則越簡(jiǎn)單。在不考慮其他干擾條件的情況下，安全映射關(guān)系定義結(jié)果同時(shí)受到內(nèi)生性數(shù)據(jù)輸出量、平臺(tái)交互處理時(shí)間兩項(xiàng)物理指標(biāo)的直接影響[14-15]。內(nèi)生性數(shù)據(jù)輸出量可表示為β，隨中臺(tái)架構(gòu)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，該項(xiàng)物理量基本保持不斷上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，但由于交互式連接協(xié)議棧的存在，該項(xiàng)物理量的最大值始終不會(huì)超過(guò)內(nèi)生處理器主機(jī)所能承載的最大信息輸出條件。平臺(tái)交互處理時(shí)間可表示為Δt，一般情況下，該項(xiàng)物理量的數(shù)值結(jié)果越大，最終定義所得的數(shù)據(jù)安全映射關(guān)系也就越完善。聯(lián)立上述物理量，可將內(nèi)生性數(shù)據(jù)的安全映射關(guān)系定義為：

式中，Ln代表與中臺(tái)架構(gòu)匹配的最大交互信息輸入條件，g代表交互式連接協(xié)議棧的安全化作用系數(shù)，p代表中臺(tái)架構(gòu)體系內(nèi)的內(nèi)生性數(shù)據(jù)輸出調(diào)度系數(shù)。

2.3 交互格式轉(zhuǎn)換

一般情況下，轉(zhuǎn)換前數(shù)據(jù)格式保持為逆向連接的傳輸形式，隨著中臺(tái)架構(gòu)作用能力的增強(qiáng)，該類型數(shù)據(jù)的傳輸范圍相對(duì)較為局限，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)生性數(shù)據(jù)交互效率的穩(wěn)定提升[16]。為解決此問(wèn)題，將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為順向連接的傳輸形式，且由于數(shù)據(jù)信息之間的安全映射關(guān)系始終保持不變，處于該格式的內(nèi)生性數(shù)據(jù)能夠在系統(tǒng)環(huán)境中較好傳輸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信息交互效率值的穩(wěn)定提升。設(shè)I代表轉(zhuǎn)換前的內(nèi)生性數(shù)據(jù)交互定義系數(shù)，f代表轉(zhuǎn)換后的內(nèi)生性數(shù)據(jù)交互定義系數(shù)，聯(lián)立式（1），可將中臺(tái)架構(gòu)體系的數(shù)據(jù)交互格式轉(zhuǎn)換公式定義為：

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析

為驗(yàn)證基于中臺(tái)架構(gòu)內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。搭建如圖3所示的數(shù)據(jù)交互處理平臺(tái)，分別將實(shí)驗(yàn)組控制主機(jī)、對(duì)照組控制主機(jī)與平臺(tái)網(wǎng)關(guān)設(shè)備相連，其中實(shí)驗(yàn)組控制主機(jī)搭載基于中臺(tái)架構(gòu)內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)，對(duì)照組控制主機(jī)搭載消息隊(duì)列型交換系統(tǒng)。

圖3 數(shù)據(jù)交互處理平臺(tái)

SIR 指標(biāo)能夠反映安全交互系統(tǒng)傳輸協(xié)議的實(shí)際利用效率，一般情況下，SIR 指標(biāo)數(shù)值越大，安全交互系統(tǒng)傳輸協(xié)議的實(shí)際利用效率也就越高，反之則越低。表3 記錄了實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組SIR 指標(biāo)數(shù)值的具體變化情況。

表3 SIR指標(biāo)數(shù)值對(duì)比表

分析表3 可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)組SIR 指標(biāo)保持先上升、再穩(wěn)定的數(shù)值變化趨勢(shì)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大數(shù)值結(jié)果達(dá)到了71.0%。對(duì)照組SIR 指標(biāo)則始終保持下降與上升交替出現(xiàn)的數(shù)值變化趨勢(shì)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達(dá)到54.8%，與實(shí)驗(yàn)組極值相比，下降了16.2%。綜上可知，應(yīng)用基于中臺(tái)架構(gòu)內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)后，SIR 指標(biāo)數(shù)值得到了提升，能夠滿足提升安全交互系統(tǒng)傳輸協(xié)議利用效率的實(shí)際應(yīng)用需求。

內(nèi)生性數(shù)據(jù)從一個(gè)中臺(tái)節(jié)點(diǎn)跳轉(zhuǎn)至另一個(gè)中臺(tái)節(jié)點(diǎn)所需的傳輸時(shí)間，也能夠描述安全交互系統(tǒng)傳輸協(xié)議的實(shí)際利用效率，一般情況下，傳輸時(shí)間越短，安全交互系統(tǒng)傳輸協(xié)議的實(shí)際利用效率也就越高，反之則越低。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)值對(duì)比情況如表4所示。

表4 內(nèi)生性數(shù)據(jù)跳轉(zhuǎn)傳輸時(shí)間對(duì)比表

分析表4 可知，隨著內(nèi)生性數(shù)據(jù)總量的增大，實(shí)驗(yàn)組跳轉(zhuǎn)傳輸時(shí)間始終保持穩(wěn)定性上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大數(shù)值結(jié)果僅能達(dá)到2.6 ms。對(duì)照組跳轉(zhuǎn)傳輸時(shí)間也始終保持不斷上升的數(shù)值變化趨勢(shì)，且實(shí)驗(yàn)后期的數(shù)值上升幅度明顯高于實(shí)驗(yàn)前期，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的最大數(shù)值結(jié)果達(dá)到了5.9 ms，與實(shí)驗(yàn)組極值相比，上升了3.3 ms。綜上可知，應(yīng)用基于中臺(tái)架構(gòu)內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)后，內(nèi)生性數(shù)據(jù)從一個(gè)中臺(tái)節(jié)點(diǎn)跳轉(zhuǎn)至另一個(gè)中臺(tái)節(jié)點(diǎn)所需的傳輸時(shí)長(zhǎng)得到了有效控制，能夠較好促進(jìn)安全交互系統(tǒng)傳輸協(xié)議實(shí)際利用效率的提升。

4 結(jié)束語(yǔ)

在CAN 中臺(tái)總線控制器的作用下，寄存器處理模塊、內(nèi)生處理器交互控制模塊的實(shí)際應(yīng)用能力得到最大化激發(fā)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交互式協(xié)議棧的連接，也可較好轉(zhuǎn)換交互數(shù)據(jù)的現(xiàn)有存儲(chǔ)格式。從實(shí)用性角度來(lái)看，基于中臺(tái)架構(gòu)內(nèi)生性數(shù)據(jù)安全交互系統(tǒng)可在提升SIR 指標(biāo)數(shù)值的同時(shí)，縮短內(nèi)生性數(shù)據(jù)從一個(gè)中臺(tái)節(jié)點(diǎn)跳轉(zhuǎn)至另一個(gè)中臺(tái)節(jié)點(diǎn)所需的傳輸時(shí)長(zhǎng)，具備較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。