Cortex-A15 上运行的不同处理程序过程

一种替代方案是高可用性无缝冗余 (HSR)，IEC 62439 中同样有此定义。HSR 采用环形拓扑，每个数据包在复制后，会在环路架构以相反方向转发至目的地。环路架构无需采用额外的交换机/路由器，可避免数据包在到达目的地前需要通过多个节点而产生的延迟。高级通信控制器可以通过使用直通转发提供帮助，以尽可能将该延迟降至最低。这种方法不需要数据包在转发到目的地之前完全解码。

 

 

图 3：HSR 冗余协议适用于环形拓扑。

由于需要广泛过滤传入的以太网消息，IEC 61580 需要高性能处理，以便减少用于控制算法的计算量。其中一个解决方案是尽量减轻网络级分析负载，使主机处理器只需处理需要注意的消息。这可以在多核 SoC 上实现，其中一些包含专用智能网络处理器。例如 Texas Instruments 生产的嵌入式微处理器 AM572x Sitara。该公司提供的评估板可轻松探索其网络功能。AM572x 基于 ARM?Cortex?-A15 处理器。这个多核器件通过一个 Cortex-M4 扩展了主机处理器，可用于帮助减少 I/O 密集型任务的负担。该产品还包括一对网络处理器以及基于 C66x 架构的数字信号处理器，可用于执行数据分析。AM572x 上的 PRU-ICSS 子系统除 ARM 内核的处理外，还提供单独的处理。该单元包含两个 PRU，每个都包含一个运行频率高达 200 MHz 的 32 位 RISC 处理器和一个网络接口。两个独立智能内核可以随时为 PRP 和 HSR 提供支持。PRU 内核中的 RISC 处理器没有通用架构。相反，该内核专门用于处理网络帧中遇到的打包存储器映射数据结构的类型。它集成了许多功能，可支持具有紧密实时约束的应用。可以在 PRU 处理器上执行某种程度的数据包过滤。在 AM572x 上， Cortex-M4 为诸如 IEEE 1588、GOOSE 和 SV 之类协议提供了更多空间。Cortex-M4 可用于分析所有传入的多点传送数据包，并比较其应用 ID (APPID) 地址，以实现由 Cortex-A15 上运行的软件提供的有效订阅。这样 M4 可以确定哪些消息需要向上游传递。其他数据包则可以丢弃并从存储器中删除。

 

 

图 4：共享存储器 IPC 支持将 IEC 61580 处理工作卸载到 Cortex-M4 和其他处理器。这种卸载处理架构中的一个关键考虑因素是各处理器如何相互通信。AM572x 提供共享存储器就是要帮助将消息从一个处理器传递到另一个处理器。数据包可以轻易形成队列，因此可以按顺序进行写入和读取。关键问题是要使用的协议。一种选择是在 Cortex-A15 上使用 Linux。

这样可以使用操作系统为进程间通信提供的标准应用编程接口 (API)，例如 remoteproc 和 rpmsg。rpmsg 消息传递系统工作方式是通过提供一个虚拟设备反映链接到远程进程的每个通信通道来实现的。通道通过文本名称标识，并具有本地 rpmsg 地址和远程 rpmsg 地址。当一个驱动器开始监听一个通道时，用于接收的回调函数绑定到唯一的 32 位 rpmsg 本地地址。入站消息到达时，rpmsg 内核会根据目的地地址将其发送给相应的驱动器。在提供入站消息有效载荷的同时，通过调用驱动器的接收处理程序来中继消息。通过这种方案，GOOSE 和 SV 消息的过滤代码可以将具有特定 APPID 地址的消息传递给在 Cortex-A15 上运行的不同处理程序。或者，可以将所有消息进行分组，中继到公共消息处理器，然后在主处理器上进行排序。