CN107426072A - 一种can总线冗余重发容错的通讯方法 - Google Patents
一种can总线冗余重发容错的通讯方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种CAN总线冗余重发容错的通讯方法,该方法包括主节点在应用层通过第一总线通道向目标从节点发送数据,若通讯失败则主节点在当前总线通道进行数据重发,若通讯再次失败则切换至第二总线通道进行数据重发等步骤,从而完成一次数据通讯。在通讯过程中,该方法体现了数据重发原则、总线通道的选择与切换原则、总线冗余重发容错原则和冗余重发保护原则等,本发明在不改变硬件设计及其基础协议的前提下,利用两路互为热冗余的总线通道,能够在应用层实现对CAN总线的冗余重发容错,为一主多从式大型地面测控系统的数据通讯提供了更高的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及通讯领域,特别是涉及一种CAN总线冗余重发容错的通讯方法。
背景技术
在大规模测控系统研制过程中,用于实现智能测试与智能控制的分系统结构及其通讯总线起到关键性作用,该类测控系统及其各分系统的复杂度随集成度、智能化程度及系统综合性能同步快速提高,因此对应用过程中各分系统间数据通讯速率、稳定性、可靠性都提出了更高要求。控制器局域网络(CAN)总线作为一种适用于分布式测控系统的异步半双工串行现场总线,既可以为一般大型测控系统提供稳定、快速的数据通讯渠道,又能够有效解决多系统长距离通讯、电磁干扰环境等常见问题,因而广泛应用于各行业、各领域的大型测控系统设计中。
而CAN总线本身在协议规定中仅规定了循环冗余校验码(CRC)校验、底层重发等基础容错机制,对于连续大量数据的正确性及完整性并不具备可靠性保障功能,特别是由于各分系统时序匹配、操作系统进程调度性能等方面都存在浮动变化的可能性,因此在多个分系统间进行大量数据同时传输的过程中,存在大量数据拼接出错导致通讯失败的风险。
因此,需要提供一种可以有效弥补系统潜在通讯缺陷的CAN总线冗余重发容错的通讯方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于一主多从式大型地面测控系统的CAN总线冗余重发容错的通讯方法,以弥补CAN总线协议用于大数据量通讯时潜在的时序错乱等问题,从而降低多设备间大数据量通讯失败的风险,以最低的成本在最大程度上加强系统通讯环节的可靠性与稳定性。
为达到上述目的,本发明提供一种CAN总线冗余重发容错的通讯方法,该CAN总线包括第一总线通道和第二总线通道,并且该方法包括步骤:
S101:主节点在应用层上通过第一总线通道将数据发送给目标从节点;
S103:判断在第一规定时间内是否收到正确应答,若为“否”则转到步骤S105,为“是”则表示通讯成功;
S105:所述主节点在所述第一总线通道进行第一次数据重发,向所述目标从节点再次发送所述数据;
S107:判断在第二规定时间内是否收到正确应答,若为“否”则转到步骤S109,为“是”则表示通讯成功;
S109:所述主节点切换至所述第二总线通道,向所述目标从节点再次发送所述数据;
S111:判断在第三规定时间内是否收到正确应答,若为“否”则转到步骤S113,为“是”则表示通讯成功;
S113:所述主节点判断通讯失败并且不再进行数据重发与总线通道切换,
其中所述第二规定时间和所述第三规定时间不小于所述第一规定时间。
在一个具体实施例中,在步骤S101和S103之间和/或在步骤S105和步骤S107之间和/或在步骤S109和步骤S111之间,还包括步骤:
S201:所述从节点对收到的通讯数据进行解析,读取标志位信息;
S203:根据所述标志位信息中的重发标志位信息判断当前收到的内容是否为重发,判断结果为“是”则转到步骤S205,为“否”则转到步骤S211;
S205:根据所述标志位信息中的时间信息判断相邻两次通讯时间间隔是否小于T,若为“是”则转到步骤S207,为“否”则转到步骤S211,其中所述T为根据所述数据的长度而定的设置时间;
S207:根据所述标志位信息中的分类信息判断通讯内容是否可执行,若为“否”则转到步骤S209,为“是”则转到步骤S211;
S209:仅向所述主节点回复应答信息;
S211:执行通讯内容。
在另一个具体实施例中,如果所述数据的长度小于等于8个字节,以CAN总线单个扩展帧为基本通讯单元,所述从节点在时间t1内给出接收应答;
如果所述数据的长度大于8个字节且小于等于500个字节,以单帧为计数单元进行多帧通讯,所述从节点在接收到所有数据帧后在时间t2内给出接收应答;
如果所述数据的长度大于500个字节,以数据包为单位进行数据发送,所述从节点在每接收到一包数据后在时间t3内进行应答,所述主节点收到应答后才能发送下一包数据,多包数据通讯及其应答在时间t4内完成;
其中,所述t1、t2、t3和t4需根据具体通讯内容的数据长度而定且所述t1、t2、t3不大于所述第一规定时间。
在另一个具体实施例中,所述第一总线通道和所述第二总线通道采用热冗余方式。
在另一个具体实施例中,所述主节点初始化时分别通过所述第一总线通道和所述第二总线通道发起针对所述从节点的通讯通道检查,初始化后所述主节点默认采用所述第一总线通道进行通讯;所述从节点上电后同步完成所述第一总线通道和所述第二总线通道的初始化;通讯中所述从节点应答操作使用的总线通道与所述主节点当前发送指令所使用的总线通道相同。
本发明的有益效果如下:
本发明所述的技术方案能够实现CAN总线的冗余重发容错功能,在不改变硬件设计及其基础协议的前提下,即可利用第一和第二两个总线通道形成互为热备份的通讯方式,通过重发原则、总线切换原则和冗余重发保护原则为测控系统提供更高的稳定性与可靠性;该方法的另一突出特点在于可在纯软件层面实现无需额外成本,具有更好的实用性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明所述冗余重发容错方法处理流程示意图;
图2示出本发明所述冗余重发保护方法流程示意图;
图3示出本发明所述通讯格式单元的具体定义方法示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
在一主多从式大型地面测控系统中,系统采用第一和第二两路CAN总线通道,该两路总线通道可以采用热冗余方式,即第二总线通道设备带电准备但不进行数据收发;主节点与各个从节点通过CAN总线连接实现通讯过程。在一个示例中,主节点设备上电后完成对第一和第二总线通道的初始化,从节点设备上电后同步完成第一和第二总线通道的初始化并确保两路总线通道均为通讯准备好状态,主节点分别通过该两路总线通道发起针对从节点设备的通讯通道检查,检查正常后主节点默认采用第一总线通道进行通讯。
图1示出本发明所述冗余重发容错方法处理流程示意图,包括步骤S101:进行数据通讯,即主节点在应用层上通过第一总线通道将数据发送给目标从节点,转到步骤S103。
在一个具体实施例中,图3示出本发明所述通讯格式单元的具体定义方法示意图,如果所述数据的长度小于等于8个字节,以CAN总线单个扩展帧为基本通讯单元,从节点在时间t1内给出接收应答;
如果所述数据的长度大于8个字节且小于等于500个字节,以单帧为计数单元进行多帧通讯,从节点在接收到所有数据帧后在时间t2内给出接收应答;
如果所述数据的长度大于500个字节,以数据包为单位进行数据发送,从节点在每接收到一包数据后在时间t3内进行应答,主节点收到应答后才能发送下一包数据,多包数据通讯及其应答在时间t4内完成;
其中,t1、t2、t3和t4需根据具体通讯内容的数据长度而定;图3中图块内的数字代表帧序号。
步骤S103:判断在规定时间内是否收到正确应答,数据发送以后,如果主节点在第一规定时间内未能收到目标从节点回复的正确应答信息则转到步骤S105,如果主节点在第一规定时间内收到目标从节点回复的正确应答信息则表示通讯成功。其中,第一规定时间根据所述数据的长度可以分别大于等于t1、t2或t3。
在一个具体实施例中,在步骤S101和S103之间,图2示出本发明所述冗余重发保护方法流程示意图,该方法还可以包括步骤S201:解析收到的通讯内容,所述从节点对收到的通讯数据进行解析,读取标志位信息;步骤S203:判断是否为重发内容,根据所述标志位信息中的重发标志位信息判断当前收到的内容是否为重发,判断结果为“是”则转到步骤S205,为“否”则转到步骤S211;步骤S205:判断两次通讯时间间隔是否小于T,根据所述标志位信息中的时间信息判断相邻两次通讯时间间隔是否小于T,若为“是”则转到步骤S207,为“否”则转到步骤S211,其中所述T为根据数据的长度而定的设置时间;步骤S207:判断通讯指令是否可执行,根据所述标志位信息中的分类信息判断通讯内容是否可执行,若为“否”则转到步骤S209,为“是”则转到步骤S211;步骤S209:仅向所述主节点回复应答信息;步骤S211:执行通讯内容。
步骤S105:重复进行一次数据通讯,即所述主节点在第一总线通道进行第一次数据重发,向所述目标从节点再次发送数据,转到步骤S107。
步骤S107:判断在规定时间内是否收到正确应答,数据发送以后,如果主节点在第二规定时间内未能收到目标从节点回复的正确应答信息则转到步骤S109,如果主节点在第二规定时间内收到目标从节点回复的正确应答信息则表示通讯成功。其中,第二规定时间可以大于等于第一规定时间。
在另一个具体实施例中,在步骤S105和S107之间,图2示出本发明所述冗余重发保护方法流程示意图,该方法还可以包括步骤S201:解析收到的通讯内容,所述从节点对收到的通讯数据进行解析,读取标志位信息;步骤S203:判断是否为重发内容,根据所述标志位信息中的重发标志位信息判断当前收到的内容是否为重发,判断结果为“是”则转到步骤S205,为“否”则转到步骤S211;步骤S205:判断两次通讯时间间隔是否小于T,根据所述标志位信息中的时间信息判断相邻两次通讯时间间隔是否小于T,若为“是”则转到步骤S207,为“否”则转到步骤S211,其中所述T为根据数据的长度而定的设置时间;步骤S207:判断通讯指令是否可执行,根据所述标志位信息中的分类信息判断通讯内容是否可执行,若为“否”则转到步骤S209,为“是”则转到步骤S211;步骤S209:仅向所述主节点回复应答信息;步骤S211:执行通讯内容。
步骤S109:切换到备份总线通道重复进行一次通讯,所述主节点切换至第二总线通道,向所述目标从节点再次发送数据,即主节点第三次向目标从节点发送数据,转到步骤S111。
步骤S111:判断在规定时间内是否收到正确应答,数据发送以后,如果主节点在第三规定时间内未能收到目标从节点回复的正确应答信息则转到步骤S113,如果主节点在第三规定时间内收到目标从节点回复的正确应答信息则表示通讯成功。其中,第三规定时间可以大于等于第一规定时间。
在另一个具体实施例中,在步骤S109和S111之间,图2示出本发明所述冗余重发保护方法流程示意图,该方法还可以包括步骤S201:解析收到的通讯内容,所述从节点对收到的通讯数据进行解析,读取标志位信息;步骤S203:判断是否为重发内容,根据所述标志位信息中的重发标志位信息判断当前收到的内容是否为重发,判断结果为“是”则转到步骤S205,为“否”则转到步骤S211;步骤S205:判断两次通讯时间间隔是否小于T,根据所述标志位信息中的时间信息判断相邻两次通讯时间间隔是否小于T,若为“是”则转到步骤S207,为“否”则转到步骤S211,其中所述T为根据数据的长度而定的设置时间;步骤S207:判断通讯指令是否可执行,根据所述标志位信息中的分类信息判断通讯内容是否可执行,若为“否”则转到步骤S209,为“是”则转到步骤S211;步骤S209:仅向所述主节点回复应答信息;步骤S211:执行通讯内容。
步骤S113:通讯失败,根据以上步骤,所述主节点判断通讯失败并且不再进行数据重发与总线通道切换,进入故障处理模式,通讯结束。
在另一个具体实施例中,所述第一总线通道和所述第二总线通道采用热冗余方式。
在另一个具体实施例中,所述主节点初始化时分别通过所述第一总线通道和第二总线通道发起针对从节点的通讯通道检查,初始化后主节点默认采用所述第一总线通道进行通讯;当主节点在第一通道上重发数据通讯而没有在第二规定时间内收到正确应答的情况下,允许第一通道与第二通道循环切换。所述从节点上电后同步完成所述第一总线通道和第二总线通道的初始化;通讯中所述从节点应答操作使用的总线通道与所述主节点当前发送指令所使用的总线通道相同。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种CAN总线冗余重发容错的通讯方法,其特征在于,该CAN总线包括第一总线通道和第二总线通道,并且该方法包括步骤:
S101:主节点在应用层上通过第一总线通道将数据发送给目标从节点;
S103:判断在第一规定时间内是否收到正确应答,若为“否”则转到步骤S105,为“是”则表示通讯成功;
S105:所述主节点在所述第一总线通道进行第一次数据重发,向所述目标从节点再次发送所述数据;
S107:判断在第二规定时间内是否收到正确应答,若为“否”则转到步骤S109,为“是”则表示通讯成功;
S109:所述主节点切换至所述第二总线通道,向所述目标从节点再次发送所述数据;
S111:判断在第三规定时间内是否收到正确应答,若为“否”则转到步骤S113,为“是”则表示通讯成功;
S113:所述主节点判断通讯失败并且不再进行数据重发与总线通道切换,
其中所述第二规定时间和所述第三规定时间不小于所述第一规定时间。
2.根据权利要求1所述的通讯方法,其特征在于,在步骤S101和S103之间和/或在步骤S105和步骤S107之间和/或在步骤S109和步骤S111之间,还包括步骤:
S201:所述从节点对收到的通讯数据进行解析,读取标志位信息;
S203:根据所述标志位信息中的重发标志位信息判断当前收到的内容是否为重发,判断结果为“是”则转到步骤S205,为“否”则转到步骤S211;
S205:根据所述标志位信息中的时间信息判断相邻两次通讯时间间隔是否小于T,若为“是”则转到步骤S207,为“否”则转到步骤S211,其中所述T为根据所述数据的长度而定的设置时间;
S207:根据所述标志位信息中的分类信息判断通讯内容是否可执行,若为“否”则转到步骤S209,为“是”则转到步骤S211;
S209:仅向所述主节点回复应答信息;
S211:执行通讯内容。
3.根据权利要求1所述的通讯方法,其特征在于,
如果所述数据的长度小于等于8个字节,以CAN总线单个扩展帧为基本通讯单元,所述从节点在时间t1内给出接收应答;
如果所述数据的长度大于8个字节且小于等于500个字节,以单帧为计数单元进行多帧通讯,所述从节点在接收到所有数据帧后在时间t2内给出接收应答;
如果所述数据的长度大于500个字节,以数据包为单位进行数据发送,所述从节点在每接收到一包数据后在时间t3内进行应答,所述主节点收到应答后才能发送下一包数据,多包数据通讯及其应答在时间t4内完成;
其中,所述t1、t2、t3和t4需根据具体通讯内容的数据长度而定且所述t1、t2、t3不大于所述第一规定时间。
4.根据权利要求1所述的通讯方法,其特征在于,所述第一总线通道和所述第二总线通道采用热冗余方式。
5.根据权利要求4所述的通讯方法,其特征在于,所述主节点初始化时分别通过所述第一总线通道和所述第二总线通道发起针对所述从节点的通讯通道检查,初始化后所述主节点默认采用所述第一总线通道进行通讯;
所述从节点上电后同步完成所述第一总线通道和所述第二总线通道的初始化;通讯中所述从节点应答操作使用的总线通道与所述主节点当前发送指令所使用的总线通道相同。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171201 |