CN108763113B - 一种总线嵌入式工业控制系统及控制方法、信息处理终端 - Google Patents

Abstract

本发明属于总线控制技术领域，公开了一种总线嵌入式工业控制系统及控制方法、信息处理终端，总线嵌入式工业控制系统包括：接口模块、总线耦合模块、中央处理模块、调制模块、滤波模块、数据转换模块、总线自检模块、频率校正模块。本发明通过总线自检模块在总线工作空闲时，利用数据锁存技术实现待测并行总线的读写操作，并根据读写结果来判断总线是否故障，从而实现对总线的自检；本发明简单易行，通过很少的电路就可实现对并行总线的自检，避免了有并行总线故障导致系统数据错误；同时通过频率校正模块对总线通信中的频率进行校正，大大提高了频率精准性。

Description

一种总线嵌入式工业控制系统及控制方法、信息处理终端

技术领域

本发明属于总线控制技术领域，尤其涉及一种总线嵌入式工业控制系统及控制方法、信息处理终端。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

工业控制系统是对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统)，到第二代的DCS(分散控制系统)，发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)。然而，现有总线嵌入式工业控制系统不能及时对总线故障进行检测，导致总线故障影响系统数据错误；同时总线通信过程频率容易粗糙，造成数据不准确。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有总线嵌入式工业控制系统不能及时对总线故障进行检测，导致总线故障影响系统数据错误；同时总线通信过程频率容易粗糙，造成数据不准确。

现有技术的通信协议不能减少网络中平均关键链路数，特别是POSR-0在不增加拥塞率的同时不能减少关键链路。

现有技术的总线信号中特定波段频率滤除效果差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种总线嵌入式工业控制系统及控制方法、信息处理终端。

本发明是这样实现的，一种总线嵌入式工业控制方法，所述总线嵌入式工业控制方法包括：

在基于GMPLS的动态WSONs上建立光路(数字通信协议)；用于网络节点间分发更新的网络状况信息，信息接着被储存在每一个网络节点的流量工程数据库中；一旦有数字通信请求，源节点在本地TED信息的基础上计算数字通信；计算完数字通信后，源节点沿该路径触发一个RSVP-TE信令；最后目的节点利用所收集的信令消息分配波长；本地矩阵为A包括数字通信中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素a_i，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素a_i，i是代表了沿链路i建立的光路数量；当有源节点s到目的节点d的新的光路请求到达时，源节点使用存储矩阵A来评估每个候选光路(r∈R_s，d)的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的R_s，d是由每个网络节点预先计算的，并且它包括了比最短路径的链路数多n跳的所有路径；特别的对于每个r∈R_s，d源节点计算A^r矩阵；其中A^r是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵(例如a^r _ij＝a_ij+1，i∈r且j∈r；否则a^r _ij＝a_ij)；应用下式来选择路径r，使所有可能的矩阵A^r中计算的所有可能的功率平坦度F(A^r)最小；

功率平坦度F(A^r)的计算对于每一个可能故障，对链路i的光路数量与活动光路数量之比求和；没有数字通信光路沿链路i，a_ii＝0，不能使用；或者所有沿链路i的光路因链路j的故障而直接中断，a_i，i＝a_i，j，不能使用；

将待传输的数字通信信号耦合输入到总线中；

将有用数据流转换成总线信号后进行传输；将总线信号中特定波段频率通过小波包分解的各层信号进行抛物线延拓，消去单子带多余频率成分并抑制相邻频带之间的干扰，延拓算子E的表达式为：

其中信号数据为x(a),x(a+1),x(a+2)，将滤除、抑制后的总线信号转换成模拟信号进行传输；进行总线自检测通信过程故障；并进行频率校正。

进一步，数字通信协议具体包括：

步骤一，节点处矩阵A的生成，矩阵A包括数字通信中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素a_i，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素a_i，i是代表了沿链路i建立的光路数量；

步骤二，每个候选光路r∈R_s，d的功率平坦度状况的评估，使用存储矩阵A来评估每个候选光路r∈R_s，d的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的R_s，d是由每个网络节点预先计算的，包括比最短路径的链路数多n跳的所有路径；对于每个r∈R_s，d源节点计算A^r矩阵；其中A^r是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵；选择路径r，使所有的矩阵A^r中计算的所有的功率平坦度F(A^r)最小；

步骤三，节点处矩阵A的更新，数字通信选定后RSVP-TE信令被触发并通过传输信令消息来动态更新在所有的中间节点的矩阵A；显式数字通信对象是包括在RSVP-TE信令消息中的，以便中间节点都知道全部的路线并修改A矩阵；当链路i和j均属于路径R时元素a_i，j的值要增加1；此外，每个节点定期通过基于流量工程开放最短路径优先协议的链路状态广播向相连的节点广播有关本地列的信息，这样每个节点的A矩阵都有当前网络状态的最新信息。

进一步，总线信号中特定波段频率的方法具体包括：

1)信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；

设信号数据为x(a),x(a+1),x(a+2)，则延拓算子E的表达式为：

2)消去单子带多余频率成分；

将延拓后的信号与分解低通滤波器h₀卷积，得到低频系数，然后经过HF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g₀卷积，得到高频系数，然后经过LF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，HF-cut-IF算子采用下式

LF-cut-IF算子采用下式

在HF-cut-IF算子公和LF-cut-IF算子公式中，x(n)为在2^j尺度上小波包的系数，N_j表示在2^j尺度上数据的长度，

k＝0，1，…，N_j-1；n＝0，1，…，N_j-1；

3)单子带信号重构：

将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g₁和低通重建滤波器h₁卷积，将得到的信号分别用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子处理，得到单子带重构信号。

进一步，总线嵌入式工业控制方法进一步包括总线自检方法，具体包括：

1)将待测并行总线上连接一数据锁存元件，并将与待检测并行总线连接的其它受控元件进行释放，使待检测并行总线的接口芯片处于高阻状态；

2)通过待检测并行总线的主控元件向数据锁存元件写固定数据，并通过主控元件读取待检测并行总线上的数据；

3)判断主控元件所读出的数据是否与主控元件所写入的数据一致，若一致，则说明该并行总线正常，若不一致，则说明该并行总线故障；

步骤3)中所判断为一致时，主控元件向数字锁存元件写入另一属性固定数据，并判断主控元件所读出的数据与该次写入的数据是否一致，若一致，则说明并行总线正常；当所判断为不一致时，则延时后向数据锁存元件写入该固定数据，重新进行判断，且当判断出不一致的次数至少为3次，则判定该并行总线故障。

进一步，总线嵌入式工业控制方法进一步包括频率校正方法，具体包括：

首先，将所述通用串行总线装置耦接于一通用串行总线主机；

其次，利用所述通用串行总线装置接收来自所述通用串行总线主机的一轮询低频周期信号；

然后，依据轮询低频周期信号来判断通用串行总线主机的一主机类型；

最后，依据主机类型所对应到的一特定频率周期来校正通用串行总线装置的一可程序化振荡电路以使得可程序化振荡电路得以产生具有一预定频率的一目标振荡信号；

频率校正方法还包括：

当所述通用串行总线装置接收来自所述通用串行总线主机的所述轮询低频周期信号时，控制所述通用串行总线装置来停止产生另一轮询低频周期信号至所述通用串行总线主机以使得所述通用串行总线主机持续产生所述轮询低频周期信号至所述通用串行总线装置；

轮询低频周期信号来判断通用串行总线主机的主机类型步骤包括：

首先，撷取出对应于所述轮询低频周期信号的一低频频率信号；控制所述可程序化振荡电路以产生一振荡信号；

其次，依据所述低频频率信号的一脉宽时间来调整所述可程序化振荡电路的所述振荡信号为一粗调振荡信号；

然后，利用所述可程序化振荡电路的所述粗调振荡信号计算出所述低频频率信号的一脉波周期；

最后，计算出所述脉波周期与所述脉宽时间的一比值；依据所述比值来判断出所述通用串行总线主机的所述主机类型。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述总线嵌入式工业控制方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述总线嵌入式工业控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的总线嵌入式工业控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述总线嵌入式工业控制方法的总线嵌入式工业控制系统，所述总线嵌入式工业控制系统包括：

接口模块，与中央处理模块连接，用于借助数字通信协议与中央处理模块通信；

总线耦合模块，与中央处理模块连接，用于将待传输的信号耦合输入到总线中；

中央处理模块，与接口模块、总线耦合模块、调制模块、滤波模块、数据转换模块、总线自检模块、频率校正模块连接，用于控制各个模块正常工作；

调制模块，与中央处理模块连接，用于将有用数据流转换成信号进行传输；

滤波模块，与中央处理模块连接，用于将总线信号中特定波段频率滤除的操作，抑制相邻频带之间的干扰；

数据转换模块，与中央处理模块连接，用于将数字信号转换成模拟信号进行传输；

总线自检模块，与中央处理模块连接，用于检测总线通信过程故障情况；

频率校正模块，与中央处理模块连接，用于对总线通信中的频率进行校正。

本发明的另一目的在于提供一种安装有所述总线嵌入式工业控制系统的总线嵌入式工业控制设备。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过总线自检模块在总线工作空闲时，利用数据锁存技术实现待测并行总线的读写操作，并根据读写结果来判断总线是否故障，从而实现对总线的自检。本发明简单易行，通过很少的电路就可实现对并行总线的自检，避免了有并行总线故障导致系统数据错误；同时通过频率校正模块对总线通信中的频率进行校正，大大提高了频率精准性。

本发明接口模块的通信协议中，每个网络节点处引入本地矩阵，该矩阵包括数字通信中所有现有光路的功率平坦度信息，并通过RSVP-TE和OSPF-TE协议存储和动态更新矩阵；利用该矩阵得出功率平坦度最小的路径，使单个波分复用链路在突发故障时功率平坦度对整个网络的影响达到最小。本发明减轻了功率平坦度引起的问题，在基于GMPLS的波长交换光网络(WSONs)里当波分复用链接失败时功率平坦度可能会影响到生存光路，在每个网络节点里有一个M×M的储存矩阵，该矩阵通过RSVP-TE和OSPF-TE进行动态更新，仿真结果表明，POSR方案有效地减少了网络中平均关键链路数，特别是POSR-0在不增加拥塞率的同时减少了关键链路。

本发明将总线信号中特定波段频率通过小波包分解的各层信号进行抛物线延拓，消去单子带多余频率成分并抑制相邻频带之间的干扰，延拓算子E的表达式为：

其中信号数据为x(a),x(a+1),x(a+2)，

HF-cut-IF算子采用下式

LF-cut-IF算子采用下式

通过上述模型可获得滤除后的准确信号，相比于现有技术信号的准确性提高很多。

附图说明

图1是本发明实施例提供的总线嵌入式工业控制系统结构框图。

图中：1、接口模块；2、总线耦合模块；3、中央处理模块；4、调制模块；5、滤波模块；6、数据转换模块；7、总线自检模块；8、频率校正模块。

图2是本发明实施例提供的总线嵌入式工业控制方法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1所示，本发明实施例提供的总线嵌入式工业控制系统，包括：接口模块1、总线耦合模块2、中央处理模块3、调制模块4、滤波模块5、数据转换模块6、总线自检模块7、频率校正模块8。

接口模块1，与中央处理模块3连接，用于借助数字通信协议(例如IEEE802.3)与中央处理模块3通信；

总线耦合模块2，与中央处理模块3连接，用于将待传输的信号耦合输入到总线中；

中央处理模块3，与接口模块1、总线耦合模块2、调制模块4、滤波模块5、数据转换模块6、总线自检模块7、频率校正模块8连接，用于控制各个模块正常工作；

调制模块4，与中央处理模块3连接，用于将有用数据流转换成信号进行传输；

滤波模块5，与中央处理模块3连接，用于将总线信号中特定波段频率滤除的操作，抑制相邻频带之间的干扰；

数据转换模块6，与中央处理模块3连接，用于将数字信号转换成模拟信号进行传输；

总线自检模块7，与中央处理模块3连接，用于检测总线通信过程故障情况；

频率校正模块8，与中央处理模块3连接，用于对总线通信中的频率进行校正。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

如图2所述，本发明实施例提供的总线嵌入式工业控制方法，包括：

S101：在基于GMPLS的动态WSONs上建立光路(数字通信协议)，用于网络节点间分发更新的网络状况信息，信息接着被储存在每一个网络节点的流量工程数据库中；

S102：将待传输的数字通信信号耦合输入到总线中；将有用数据流转换成总线信号后进行传输；将总线信号中特定波段频率通过小波包分解的各层信号进行抛物线延拓，消去单子带多余频率成分并抑制相邻频带之间的干扰；

S103：将滤除、抑制后的总线信号转换成模拟信号进行传输；进行总线自检测通信过程故障；并进行频率校正。

步骤S101中，在基于GMPLS的动态WSONs上建立光路；该数字通信协议用于网络节点间分发更新的网络状况信息，信息接着被储存在每一个网络节点的流量工程数据库中；一旦有数字通信请求，源节点在本地TED信息的基础上计算数字通信；计算完数字通信后，源节点沿该路径触发一个RSVP-TE信令；最后目的节点利用所收集的信令消息分配波长；本地矩阵为A包括数字通信中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素a_i，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素a_i，i是代表了沿链路i建立的光路数量；当有源节点s到目的节点d的新的光路请求到达时，源节点使用存储矩阵A来评估每个候选光路(r∈R_s，d)的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的R_s，d是由每个网络节点预先计算的，并且它包括了比最短路径的链路数多n跳的所有路径；特别的对于每个r∈R_s，d源节点计算A^r矩阵；其中A^r是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵(例如a^r _ij＝a_ij+1，i∈r且j∈r；否则a^r _ij＝a_ij)；应用下式来选择路径r，使所有可能的矩阵A^r中计算的所有可能的功率平坦度F(A^r)最小；

功率平坦度F(A^r)的计算对于每一个可能故障，对链路i的光路数量与活动光路数量之比求和；没有数字通信光路沿链路i，a_ii＝0，不能使用；或者所有沿链路i的光路因链路j的故障而直接中断，a_i，i＝a_i，j，不能使用；

步骤S102中，将有用数据流转换成总线信号后进行传输；将总线信号中特定波段频率通过小波包分解的各层信号进行抛物线延拓，消去单子带多余频率成分并抑制相邻频带之间的干扰，延拓算子E的表达式为：

其中信号数据为x(a),x(a+1),x(a+2)，将滤除、抑制后的总线信号转换成模拟信号进行传输；进行总线自检测通信过程故障；并进行频率校正。

数字通信协议具体包括：

步骤一，节点处矩阵A的生成，矩阵A包括数字通信中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素a_i，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素a_i，i是代表了沿链路i建立的光路数量；

步骤二，每个候选光路r∈R_s，d的功率平坦度状况的评估，使用存储矩阵A来评估每个候选光路r∈R_s，d的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的R_s，d是由每个网络节点预先计算的，包括比最短路径的链路数多n跳的所有路径；对于每个r∈R_s，d源节点计算A^r矩阵；其中A^r是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵；选择路径r，使所有的矩阵A^r中计算的所有的功率平坦度F(A^r)最小；

步骤三，节点处矩阵A的更新，数字通信选定后RSVP-TE信令被触发并通过传输信令消息来动态更新在所有的中间节点的矩阵A；显式数字通信对象是包括在RSVP-TE信令消息中的，以便中间节点都知道全部的路线并修改A矩阵；当链路i和j均属于路径R时元素a_i，j的值要增加1；此外，每个节点定期通过基于流量工程开放最短路径优先协议的链路状态广播向相连的节点广播有关本地列的信息，这样每个节点的A矩阵都有当前网络状态的最新信息。

总线信号中特定波段频率的方法具体包括：

1)信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；

设信号数据为x(a),x(a+1),x(a+2)，则延拓算子E的表达式为：

2)消去单子带多余频率成分；

将延拓后的信号与分解低通滤波器h₀卷积，得到低频系数，然后经过HF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g₀卷积，得到高频系数，然后经过LF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，HF-cut-IF算子采用下式

LF-cut-IF算子采用下式

在HF-cut-IF算子公和LF-cut-IF算子公式中，x(n)为在2^j尺度上小波包的系数，N_j表示在2^j尺度上数据的长度，

k＝0，1，…，N_j-1；n＝0，1，…，N_j-1；

3)单子带信号重构：

将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g₁和低通重建滤波器h₁卷积，将得到的信号分别用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子处理，得到单子带重构信号。

总线嵌入式工业控制方法进一步包括总线自检方法，具体包括：

1)将待测并行总线上连接一数据锁存元件，并将与待检测并行总线连接的其它受控元件进行释放，使待检测并行总线的接口芯片处于高阻状态；

2)通过待检测并行总线的主控元件向数据锁存元件写固定数据，并通过主控元件读取待检测并行总线上的数据；

3)判断主控元件所读出的数据是否与主控元件所写入的数据一致，若一致，则说明该并行总线正常，若不一致，则说明该并行总线故障；

步骤3)中所判断为一致时，主控元件向数字锁存元件写入另一属性固定数据，并判断主控元件所读出的数据与该次写入的数据是否一致，若一致，则说明并行总线正常；当所判断为不一致时，则延时后向数据锁存元件写入该固定数据，重新进行判断，且当判断出不一致的次数至少为3次，则判定该并行总线故障。

总线嵌入式工业控制方法进一步包括频率校正方法，具体包括：

首先，将所述通用串行总线装置耦接于一通用串行总线主机；

其次，利用所述通用串行总线装置接收来自所述通用串行总线主机的一轮询低频周期信号；

然后，依据轮询低频周期信号来判断通用串行总线主机的一主机类型；

最后，依据主机类型所对应到的一特定频率周期来校正通用串行总线装置的一可程序化振荡电路以使得可程序化振荡电路得以产生具有一预定频率的一目标振荡信号；

频率校正方法还包括：

当所述通用串行总线装置接收来自所述通用串行总线主机的所述轮询低频周期信号时，控制所述通用串行总线装置来停止产生另一轮询低频周期信号至所述通用串行总线主机以使得所述通用串行总线主机持续产生所述轮询低频周期信号至所述通用串行总线装置；

轮询低频周期信号来判断通用串行总线主机的主机类型步骤包括：

首先，撷取出对应于所述轮询低频周期信号的一低频频率信号；控制所述可程序化振荡电路以产生一振荡信号；

其次，依据所述低频频率信号的一脉宽时间来调整所述可程序化振荡电路的所述振荡信号为一粗调振荡信号；

然后，利用所述可程序化振荡电路的所述粗调振荡信号计算出所述低频频率信号的一脉波周期；

最后，计算出所述脉波周期与所述脉宽时间的一比值；依据所述比值来判断出所述通用串行总线主机的所述主机类型。

本发明工作时，通过接口模块1借助数字通信协议(例如IEEE802.3)与中央处理模块3通信；通过总线耦合模块2将待传输的信号耦合输入到总线中；中央处理模块3调度调制模块4将有用数据流转换成信号进行传输；通过滤波模块5将总线信号中特定波段频率滤除的操作，抑制相邻频带之间的干扰；通过数据转换模块6将数字信号转换成模拟信号进行传输；通过总线自检模块7检测总线通信过程故障情况；通过频率校正模块8对总线通信中的频率进行校正。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种总线嵌入式工业控制方法，其特征在于，所述总线嵌入式工业控制方法包括：

在基于GMPLS的动态WSONs上建立光路,用于网络节点间分发更新的网络状况信息，信息接着被储存在每一个网络节点的流量工程数据库中；一旦有数字通信请求，源节点在本地TED信息的基础上计算数字通信；计算完数字通信后，源节点沿光路路径触发一个RSVP-TE信令；最后目的节点利用所收集的信令消息分配波长；本地矩阵为A包括数字通信中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素a_i，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素a_i，i是代表了沿链路i建立的光路数量；当有源节点s到目的节点d的新的光路请求到达时，源节点使用存储矩阵A来评估每个候选光路r∈R_s，d的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的R_s，d是由每个网络节点预先计算的，并且它包括了比最短路径的链路数多n条的所有路径；对于每个r∈R_s，d源节点计算A^r矩阵；其中A^r是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵，其中，a^r _ij＝a_ij+1，i∈r且j∈r；否则a^r _ij＝a_ij；应用下式来选择路径r，使所有可能的矩阵A^r中计算的所有可能的功率平坦度F(A^r)最小；

功率平坦度F(A^r)的计算对于每一个可能故障，对链路i的光路数量与活动光路数量之比求和；没有数字通信光路沿链路i，a_ii＝0，不能使用；或者所有沿链路i的光路因链路j的故障而直接中断，a_i，i＝a_i，j，不能使用；

将待传输的数字通信信号耦合输入到总线中；

将有用数据流转换成总线信号后进行传输；将总线信号中特定波段频率通过小波包分解的各层信号进行抛物线延拓，消去单子带多余频率成分并抑制相邻频带之间的干扰，延拓算子E的表达式为：

其中信号数据为x(a),x(a+1),x(a+2)，将滤除、抑制后的总线信号转换成模拟信号进行传输；进行总线自检测通信过程故障；并进行频率校正；

数字通信协议具体包括：

步骤一，节点处矩阵A的生成，矩阵A包括数字通信中所有现有光路的功率平坦度信息；是M×M阶矩阵，其中M是网络链路的总数量；元素a_i，j∈A表示链路i上受链路j故障影响的光路数量，即同时通过链路i，j的光路数量；沿对角线的元素a_i，i是代表了沿链路i建立的光路数量；

步骤二，每个候选光路r∈R_s，d的功率平坦度状况的评估，使用存储矩阵A来评估每个候选光路r∈R_s，d的功率平坦度状况；每个节点对(s，d)间的候选路径的R_s，d是由每个网络节点预先计算的，包括比最短路径的链路数多n条的所有路径；对于每个r∈R_s，d源节点计算A^r矩阵；其中A^r是A矩阵经变换适应特别的路径r之后的矩阵；选择路径r，使所有的矩阵A^r中计算的所有的功率平坦度F(A^r)最小；

步骤三，节点处矩阵A的更新，数字通信选定后RSVP-TE信令被触发并通过传输信令消息来动态更新在所有的中间节点的矩阵A；显式数字通信对象是包括在RSVP-TE信令消息中的，以便中间节点都知道全部的路线并修改A矩阵；当链路i和j均属于路径R时元素a_i，j的值要增加1；此外，每个节点定期通过基于流量工程开放最短路径优先协议的链路状态广播向相连的节点广播有关本地列的信息，这样每个节点的A矩阵都有当前网络状态的最新信息。

2.如权利要求1所述总线嵌入式工业控制方法，其特征在于，总线信号中特定波段频率的方法具体包括：

1)信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；

设信号数据为x(a),x(a+1),x(a+2)，则延拓算子E的表达式为：

2)消去单子带多余频率成分；

将延拓后的信号与分解低通滤波器h₀卷积，得到低频系数，然后经过HF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g₀卷积，得到高频系数，然后经过LF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，HF-cut-IF算子采用下式

LF-cut-IF算子采用下式

在HF-cut-IF算子公和LF-cut-IF算子公式中，x(n)为在2^j尺度上小波包的系数，N_j表示在2^j尺度上数据的长度，

3)单子带信号重构：

将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g₁和低通重建滤波器h₁卷积，将得到的信号分别用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子处理，得到单子带重构信号。

3.如权利要求1所述总线嵌入式工业控制方法，其特征在于，总线嵌入式工业控制方法进一步包括总线自检方法，具体包括：

1)将待测并行总线上连接一数据锁存元件，并将与待检测并行总线连接的其它受控元件进行释放，使待检测并行总线的接口芯片处于高阻状态；

2)通过待检测并行总线的主控元件向数据锁存元件写固定数据，并通过主控元件读取待检测并行总线上的数据；

3)判断主控元件所读出的数据是否与主控元件所写入的数据一致，若一致，则说明该并行总线正常，若不一致，则说明该并行总线故障；

步骤3)中所判断为一致时，主控元件向数字锁存元件写入另一属性固定数据，并判断主控元件所读出的数据与该次写入的数据是否一致，若一致，则说明并行总线正常；当所判断为不一致时，则延时后向数据锁存元件写入该固定数据，重新进行判断，且当判断出不一致的次数至少为3次，则判定该并行总线故障。

4.如权利要求1所述总线嵌入式工业控制方法，其特征在于，总线嵌入式工业控制方法进一步包括频率校正方法，具体包括：

首先，将通用串行总线装置耦接于一通用串行总线主机；

其次，利用所述通用串行总线装置接收来自所述通用串行总线主机的一轮询低频周期信号；

然后，依据轮询低频周期信号来判断通用串行总线主机的一主机类型；

最后，依据主机类型所对应到的一特定频率周期来校正通用串行总线装置的一可程序化振荡电路以使得可程序化振荡电路得以产生具有一预定频率的一目标振荡信号；

频率校正方法还包括：

当所述通用串行总线装置接收来自所述通用串行总线主机的所述轮询低频周期信号时，控制所述通用串行总线装置来停止产生另一轮询低频周期信号至所述通用串行总线主机以使得所述通用串行总线主机持续产生所述轮询低频周期信号至所述通用串行总线装置；

轮询低频周期信号来判断通用串行总线主机的主机类型步骤包括：

首先，撷取出对应于所述轮询低频周期信号的一低频频率信号；控制所述可程序化振荡电路以产生一振荡信号；

其次，依据所述低频频率信号的一脉宽时间来调整所述可程序化振荡电路的所述振荡信号为一粗调振荡信号；

然后，利用所述可程序化振荡电路的所述粗调振荡信号计算出所述低频频率信号的一脉波周期；

最后，计算出所述脉波周期与所述脉宽时间的一比值；依据所述比值来判断出所述通用串行总线主机的所述主机类型。

5.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-4任意一项所述的总线嵌入式工业控制方法。

6.一种实现权利要求1所述总线嵌入式工业控制方法的总线嵌入式工业控制系统，其特征在于，所述总线嵌入式工业控制系统包括：

接口模块，与中央处理模块连接，用于借助数字通信协议与中央处理模块通信；

总线耦合模块，与中央处理模块连接，用于将待传输的信号耦合输入到总线中；

中央处理模块，与接口模块、总线耦合模块、调制模块、滤波模块、数据转换模块、总线自检模块、频率校正模块连接，用于控制各个模块正常工作；

调制模块，与中央处理模块连接，用于将有用数据流转换成信号进行传输；

滤波模块，与中央处理模块连接，用于将总线信号中特定波段频率滤除的操作，抑制相邻频带之间的干扰；

数据转换模块，与中央处理模块连接，用于将数字信号转换成模拟信号进行传输；

总线自检模块，与中央处理模块连接，用于检测总线通信过程故障情况；

频率校正模块，与中央处理模块连接，用于对总线通信中的频率进行校正。

7.一种安装有权利要求6所述总线嵌入式工业控制系统的总线嵌入式工业控制设备。

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