CN114500242A - 一种双线传输网络控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双线传输网络控制方法，包括以下步骤：S1、给双线传输系统供电；S2、判断双线传输系统是否需要更新程序；S3、判断控制器的架号是否发生错误；S4、控制器进入正常运行态。本发明所述的一种双线传输网络控制方法设计合理，现有煤矿井下工作面液压支架控制器多采用CAN级联方式，速率较低，一般不超过200kbps；本方案通信速率高，可达到1000Mbps，且带宽大可传输大数据量信息，如工作面视频、音频等数据，而且传统以太网为四线，本方案采用双线千兆以太网，降低线缆复杂程度同时降低线缆制造及销售成本；此外，本方案提供完整的一套双线网络通信控制过程，经实验证明该控制流程效率高，控制响应实时性高。

Description

一种双线传输网络控制方法

技术领域

本发明属于矿用设备网络传输技术领域，尤其是涉及一种双线传输网络控制方法。

背景技术

现有煤矿井下工作面液压支架控制器多采用CAN级联方式，速率较低，一般不超过200kbps；只能传输控制数据，无法连入视频、音频等大数据信号。当需要连视频音频信号时，需额外铺设新的以太网链路，增加硬件成本和维护成本。如果采用普通的网络进行传输（为4线制），速率只能达到百兆，同时增加线缆；如果为千兆，一般需要8线制，且对传输距离有一定要求。我们采用双线网络，通讯速率可达到百兆和千兆，同时可长距离通讯，对线缆质量要求较低，解决成本。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种双线传输网络控制方法，以解决网络交换级联设备的自动设址、检测相关问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种双线传输网络控制方法，包括以下步骤：

S1、给双线传输系统供电，所述双线传输系统的工作状态包括bootloader模式和user模式两种模式，所述双线传输系统包括若干个控制器；

S2、基于bootloader模式判断双线传输系统是否需要更新程序，是，则进入程序更新状态；否，则进入user模式的正常运行态，并进入步骤S3；

S3、判断控制器的架号是否发生错误，是，则进入user模式的配置态，控制器重新进行地址分配；否，则直接进入步骤S4；

S4、控制器进入正常运行态。

进一步的，在步骤S1中的多个所述控制器之间为级联形式，且控制器之间的通信方式为百兆/千兆双线的数据传输。

进一步的，在步骤S3中的判断控制器的架号是否发生错误包括以下步骤：

A1、本架控制器定时发送地址检查帧给邻架控制器；

A2、判断邻架控制器是否将地址检查帧应答至本架控制器，是，则进入步骤A3；否，则进入步骤A4，

A3、本架控制器判断邻架控制器应答的地址检查帧与本架控制器储存库里的数据是否一致，是，则判定邻架控制器正常；否，则判定邻架控制器设备错误；

A4、本架控制器判断接收邻架控制器地址检查帧是否超时，是，则判定邻架控制器不在线，并进入步骤A5；否，则判定邻架控制器在线；

A5、本架控制器触发本架控制器重新进行设址。

进一步的，在步骤S3中的控制器重新进行地址分配包括以下步骤：

B1、本架控制器发送地址设置帧给邻架控制器，邻架控制器发送地址检查帧给其他架控制器；

B2、邻架控制器接收地址设置帧，将接收的地址设置帧处理后作为邻架控制器自身地址，并进入步骤B3；

B3、邻架控制器将自身地址应答给本架控制器，本架控制器接收后进入正常模式；

B4、邻架控制器发送地址设置帧给其他架控制器，进入步骤B5；

B5、其他架控制器应答地址设置帧，邻架控制器接收后进入正常模式。

进一步的，在步骤S4中控制器包括状态数据主动上报功能、控制下发功能和参数设置功能，所述状态数据主动上报功能、控制下发功能和参数设置功能均用于实现控制器的正常运行态。

进一步的，所述主动上报功能的运行包括以下步骤：

C1、本架控制器上报状态数据至邻架控制器；

C2、邻架控制器接收数据帧并处理，进入步骤C3；

C3、邻架控制器发送状态数据查询给本架控制器；

C4、本架控制器应答状态查询，并回复状态数据至邻架控制器。

进一步的，所述控制下发功能的运行包括以下步骤：

D1、邻架控制器发送控制下发命令给至本架控制器；

D2、本架控制器接收后处理控制指令，并将控制结果应答至邻架控制器。

相对于现有技术，本发明所述的一种双线传输网络控制方法具有以下优势：

（1）本发明所述的一种双线传输网络控制方法，设计合理，现有煤矿井下工作面液压支架控制器多采用CAN级联方式，速率较低，一般不超过200kbps；本方案通信速率高，可达到1000Mbps，且带宽大可传输大数据量信息，如工作面视频、音频等数据。

（2）本发明所述的一种双线传输网络控制方法，传统以太网为四线，本方案采用双线千兆以太网，降低线缆复杂程度同时降低线缆制造及销售成本；此外，本方案提供完整的一套双线网络通信控制过程，经实验证明该控制流程效率高，控制响应实时性高。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的双线传输系统工作流程图；

图2为本发明实施例所述的双线传输系统拓扑图；

图3为本发明实施例所述的双线传输系统地址检查流程图；

图4为本发明实施例所述的双线传输系统地址配置流程图；

图5为本发明实施例所述的状态数据主动上报流程图；

图6为本发明实施例所述的控制下发功能流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

名词解释：

Bootloader：在嵌入式操作系统中，BootLoader是在操作系统内核运行之前运行。可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序（注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。在一个基于ARM7TDMI core的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。

如图1至图6所示，一种双线传输网络控制方法，包括以下步骤：

S1、给双线传输系统供电，所述双线传输系统的工作状态包括bootloader模式和user模式两种模式，所述双线传输系统包括若干个控制器；bootloader模式内包括boot态和程序更新态，user模式即用户程序界面，user模式内包括配置状态和正常运行态。

S2、基于bootloader模式判断双线传输系统是否需要更新程序，是，则进入程序更新态；否，则进入user模式的正常运行态，并进入步骤S3；

S3、判断控制器的架号是否发生错误，是，则进入user模式的配置态，控制器重新进行地址分配；否，则直接进入步骤S4；

S4、控制器进入正常运行态。在本实施例里，所述双线传输系统为现有技术，所述双线传输系统为现有的单片机。双线传输系统上电后进入“boot态”，当检测到需要更新程序时（该检测技术为现有技术），进入“程序更新态”，否则进入用户程序的“正常运行态”。正常运行中当检测到邻架架号错误或全工作面中任意两架架号重复或缺架，此时会进入“配置态”，等待系统重新进行地址分配。配置结束后回到“正常运行态”。此外双线传输系统具有程序更新功能，系统进入boot态，等待网络下发的程序更新数据，并将数据保存在内部flash中，当数据校验正确后（该校验步骤为现有技术），执行新程序的搬移过程，重启后跳转到新程序执行。

在步骤S1中的多个所述控制器之间为级联形式，且控制器之间的通信方式为百兆/千兆双线的数据传输。在本实施例里，此双线传输系统拓扑采用级联形式，每台控制器之间采用百兆/千兆双线以太网通信。数据包括控制数据、转发的音频或视频数据等。在实际使用时，为了便于工作以及控制，可以将多个控制器从左至右依次标号，如图2所示，这样便于后续工作处理。需要说明的是，在本实施例里，本架控制器、邻架控制器、其他架控制器均是控制器，后续出现本架控制器、邻架控制器、其他架控制器名词均用于区别相邻控制器之间的位置。

如图3所示，在步骤S3中的判断控制器的架号是否发生错误包括以下步骤：

A1、本架控制器定时发送地址检查帧给邻架控制器；

A2、判断邻架控制器是否将地址检查帧应答至本架控制器，是，则进入步骤A3；否，则进入步骤A4，

A3、本架控制器判断邻架控制器应答的地址检查帧与本架控制器储存库里的数据是否一致，是，则判定邻架控制器正常；否，则判定邻架控制器设备错误；

A4、本架控制器判断接收邻架控制器地址检查帧是否超时，是，则判定邻架控制器不在线，并进入步骤A5；否，则判定邻架控制器在线；

A5、本架控制器触发本架控制器重新进行设址，在实际使用时，本架控制器可以通过报警形式提醒工作人员，然后通过人工触发本架控制器重新进行设址。

在本实施例里，双线传输系统还具有配置及检查功能，根据应用场合需求，双线传输系统中设备需有唯一地址且地址连续，因此要求设备可以自动进行寻址、设址、地址检查。双线传输系统每2s触发地址检查，验证左右邻架设备是否发生改变，流程如图3所示，正常运行时，控制器需1）定时发送邻架地址检查信息，请求邻架回复邻架地址和唯一ID；2）接收邻架地址检查应答帧，判定唯一ID是否与存储的ID（设置地址时，邻架会发送应答帧，携带邻架自身唯一ID信息，此时本架保存邻架的唯一ID）一致，同时给出判定结果“邻架正常”、“邻架设备错误”；3）检查地址检查帧是否接收超时，并给出判定结果“邻架在线”、“邻架不在线”等信息。当双线传输系统检测到故障设备或设备变更后，会自动触发双线传输系统重新进行设址。

如图4所示，在步骤S3中的控制器重新进行地址分配包括以下步骤：

B1、本架控制器发送地址设置帧给邻架控制器（发送的地址设置帧包括本架地址和方向），邻架控制器发送地址检查帧给其他架控制器；

B2、邻架控制器接收地址设置帧，将接收的地址设置帧处理后作为邻架控制器自身地址，并进入步骤B3；在实际使用时，邻架控制器接收地址设置帧后将接收地址加一或者减一后作为自身地址，至于是加一还是减一可以依据邻架控制器的序号是在控制器前端还是后端，如若在控制器前端就减一，若在控制器后端就加一。

B3、邻架控制器将自身地址应答给本架控制器，本架控制器接收后进入正常模式；

B4、邻架控制器发送地址设置帧给其他架控制器，进入步骤B5；

B5、其他架控制器应答地址设置帧，邻架控制器接收后进入正常模式。在实际使用时，其他架控制器在应答地址设置帧将接收地址加一或者减一后作为自身地址，并依次类推至其他控制器，在本实施例里，可以设定控制器为本架，邻架控制器为邻架，本架位于邻架一侧，邻架另一侧与其他架相通信连接。

在步骤S4中控制器包括状态数据主动上报功能、控制下发功能和参数设置功能，所述状态数据主动上报功能、控制下发功能和参数设置功能均用于实现控制器的正常运行态。

所述主动上报功能的运行包括以下步骤：

C1、本架控制器主动上报状态数据至邻架控制器；

C2、邻架控制器选择性接收数据帧并处理，进入步骤C3；

C3、邻架控制器发送状态数据查询给本架控制器；

C4、本架控制器应答状态查询，并回复状态数据至邻架控制器。在本实施例里，邻架控制器即图5中的其他架/服务器。

所述控制下发功能的运行包括以下步骤：

D1、邻架控制器发送控制下发命令给至本架控制器；

D2、本架控制器接收后处理控制指令，并将控制结果应答至邻架控制器。在本实施例里，邻架控制器即图5中的其他架/服务器。

所述参数设置功能包括三步，分别为检查参数、设置参数和获得参数，在本实施例中，控制器若只运行检查参数、设置参数这两步骤（设置参数这一步需要基于检查参数，当检查参数这一步骤不一致才会运行设置参数，否则不运行设置参数），不运行获得参数这一步骤，说明控制器没有存在设备故障问题，不用换机器；而运行获得参数这一步骤说明控制器存在设备故障问题，已经换了机器，故获得参数这一步骤需要运行，但无论机器是否更换，都需要运行检查参数、设置参数这两步骤（设置参数这一步需要基于检查参数，当检查参数这一步骤的参数不一致才会运行设置参数，否则不运行设置参数）。

其中检查参数、设置参数的运行包括以下步骤：

E1、邻架控制器发送参数检查帧给本架控制器；

E2、本架控制器处理后，并应答参数检查帧给邻架控制器；且应答参数检查帧包含目标参数区域CRC，在本实施例里，本架控制器处理后，并应答参数检查帧给邻架控制器，其中“处理”具体是指本架控制器接收参数检查帧后，调取自身的参数放至在参数检查帧内后，再将参数检查帧应答至邻架控制器。

E3、邻架控制器接收参数检查帧后判断本架控制器的参数与其储存库里的参数是否一致，是，则进入结束状态；否，则设置本架控制器的参数帧，反馈至本架控制器，并进入步骤E4，在本实施例里，邻架控制器接收参数检查帧后判断本架控制器的参数与其储存库里的参数是否一致，其中，其储存库里的参数既包括邻架控制器事先存储的本架控制器的参数，也包括邻架控制器自身的参数，只有本架控制器应答过来的参数与邻架控制器自身的参数以及邻架控制器事先存储的本架控制器的参数均一致，才能判断本架控制器参数与邻架控制器的参数一致，此外，若邻架控制器接收不到本架控制器的应答参数检查帧，则会触发邻架控制器进行报警，提醒工作人员人工进行参数设置；

E4、本架控制器保存参数帧，并反馈给邻架控制器后进入结束状态。

其中获得参数的运行包括以下步骤：

F1、邻架控制器发送获得参数帧至本架控制器；

F2、本架控制器处理后，并应答获得参数帧给邻架控制器；且本架控制器应答获得参数帧时数据包括目标参数区数据。

在实际使用时，系统通信包括：状态数据主动上报、控制下发和参数设置功能。

1）正常运行时，控制器可进行数据采集和上报功能。包括：状态查询及状态主动上报两种机制，如图6所示，本架为控制器，其他架/服务器为与控制器相邻的其他架控制器。

2）正常运行时，控制器可进行控制下发功能。其流程图如图6所示。

3）正常运行时，控制器可进行参数检查、参数读取及设置功能。

双线传输系统还可以包括系统设备管理功能，系统设备管理包括：设备时间同步、相邻设备检测、设备主动发现、通信故障排查功能。

控制器定时下发时间同步信息，其他控制器进行校准；由首尾控制器定时触发“相邻设备检测”，该功能手拉手依次级联传输，每一控制器检测左右两侧控制器是否发生过改动，并上报给系统内其他控制器；系统内由指定控制器维护心跳，每一控制器会应答心跳，当某一控制器长时间没有心跳时，认为该控制器通信故障，并进行信息上报和处理。

本发明与现有技术相比，优点如下：

现有煤矿井下工作面液压支架控制器多采用CAN级联方式，速率较低，一般不超过200kbps；此方案通信速率高，可达到1000Mbps，且带宽大可传输大数据量信息，如工作面视频、音频等数据。

传统以太网为四线，此方案采用双线千兆以太网，降低线缆复杂程度同时降低线缆制造及销售成本。

本方案提供完整的一套双线网络通信控制过程，经实验证明该控制流程效率高，控制响应实时性高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双线传输网络控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、给双线传输系统供电，所述双线传输系统的工作状态包括bootloader模式和user模式两种模式，所述双线传输系统包括若干个控制器；

S2、基于bootloader模式判断双线传输系统是否需要更新程序，是，则进入程序更新状态；否，则进入user模式的正常运行态，并进入步骤S3；

S3、判断控制器的架号是否发生错误，是，则进入user模式的配置态，控制器重新进行地址分配；否，则直接进入步骤S4；

S4、控制器进入正常运行态。

2.根据权利要求1所述的一种双线传输网络控制方法，其特征在于：在步骤S1中的多个所述控制器之间为级联形式，且控制器之间的通信方式为百兆/千兆双线的数据传输。

3.根据权利要求1所述的一种双线传输网络控制方法，其特征在于：在步骤S3中的判断控制器的架号是否发生错误包括以下步骤：

A1、本架控制器定时发送地址检查帧给邻架控制器；

A2、判断邻架控制器是否将地址检查帧应答至本架控制器，是，则进入步骤A3；否，则进入步骤A4，

A3、本架控制器判断邻架控制器应答的地址检查帧与本架控制器储存库里的数据是否一致，是，则判定邻架控制器正常；否，则判定邻架控制器设备错误；

A4、本架控制器判断接收邻架控制器地址检查帧是否超时，是，则判定邻架控制器不在线，并进入步骤A5；否，则判定邻架控制器在线；

A5、本架控制器触发本架控制器重新进行设址。

4.根据权利要求1所述的一种双线传输网络控制方法，其特征在于：在步骤S3中的控制器重新进行地址分配包括以下步骤：

B1、本架控制器发送地址设置帧给邻架控制器，邻架控制器发送地址检查帧给其他架控制器；

B2、邻架控制器接收地址设置帧，将接收的地址设置帧处理后作为邻架控制器自身地址，并进入步骤B3；

B3、邻架控制器将自身地址应答给本架控制器，本架控制器接收后进入正常模式；

B4、邻架控制器发送地址设置帧给其他架控制器，进入步骤B5；

B5、其他架控制器应答地址设置帧，邻架控制器接收后进入正常模式。

5.根据权利要求1所述的一种双线传输网络控制方法，其特征在于：在步骤S4中控制器包括状态数据主动上报功能、控制下发功能和参数设置功能，所述状态数据主动上报功能、控制下发功能和参数设置功能均用于实现控制器的正常运行态。

6.根据权利要求5所述的一种双线传输网络控制方法，其特征在于：所述主动上报功能的运行包括以下步骤：

C1、本架控制器上报状态数据至邻架控制器；

C2、邻架控制器接收数据帧并处理，进入步骤C3；

C3、邻架控制器发送状态数据查询给本架控制器；

C4、本架控制器应答状态查询，并回复状态数据至邻架控制器。

7.根据权利要求5所述的一种双线传输网络控制方法，其特征在于：所述控制下发功能的运行包括以下步骤：

D1、邻架控制器发送控制下发命令给至本架控制器；

D2、本架控制器接收后处理控制指令，并将控制结果应答至邻架控制器。

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