CN116032682A - 一种基于rs485总线异构冗余通信系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种基于RS485总线异构冗余通信系统及电子设备，包括：将RS485的收发物理层电路采用异构的方式保持通信冗余架构，具体包括：主处理器、外带控制器、主RS485总线和从RS485总线；主RS485总线为主处理器自带通信接口构成的总线；从RS485总线为外带控制器构造的通信总线。本申请RS485总线物理层采用异构架构，未检测到主RS485总线发出的有效主从应答请求信号，主RS485总线请求放弃做主时，当接收设备功能丧失时，满足一定周期，当接收设备检测到异常时，满足一定周期等条件，进行切换主RS485总线，来保证通信传输的可靠性、安全性。

Description

一种基于RS485总线异构冗余通信系统及电子设备

技术领域

本申请涉及系统通信领域，特别地涉及一种基于RS485总线异构冗余通信系统及电子设备。

背景技术

目前轨道交通行业车载网络控制系统中，对列车网络内部通信的安全、可靠性以及实时性越来越重视，单一的网络通信架构无法保证通信的可靠性，通信链路上只要任何一点出现故障，将会导致通信异常。

目前业界RS485通信采用的基于如下两种物理层链路来通信：1)单物理层通信链路；2)同构物理层通信链路。这两种通信方式都无法保证其高可靠性。

发明内容

针对上述问题，本申请提供一种基于RS485总线异构冗余通信系统及方法。

本申请提供了一种基于RS485总线异构冗余通信系统，将RS485总线的收发物理层电路采用异构的方式保持通信冗余架构，具体包括：

主处理器、外带控制器、主RS485总线和从RS485总线；

所述主RS485总线为所述主处理器自带通信接口构成的总线；所述从RS485总线为外带控制器构造的通信总线；

所述从RS485总线：当主RS485总线通信异常时，所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作。

在一些实施例中，所述外带控制器与所述主处理器连接，构造所述从RS485总线。

在一些实施例中，所述外带控制器包括：

可编程逻辑器件和异步收发控制器；

所述主处理器通过CPU总线与所述可编程逻辑器件和异步收发控制器连接，进行收发数据；所述主处理器的中断接口与所述可编程逻辑器件连接；所述可编程逻辑器件与所述异步收发控制器连接，对所述异步收发控制器进行选通与发送接收使能控制。

在一些实施例中，所述当主RS485总线通信异常时，所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线所有通信工作的具体条件包括：

第一种切换主RS485总线的条件：所述从RS485总线在连续预设数量个报文周期内未检测到主RS485总线发出的主从应答请求信号，则将主RS485总线切换为从RS485总线；

第二种切换主RS485总线的条件：如果所述主RS485总线在常规实时自检中，检测到故障，将主动放弃主从应答请求的发生，则将所述主RS485总线切换为从RS485总线；

第三种切换主RS485总线的条件：接收端设备连续预设数量个报文周期未检测到有效的发送接收应答信号，则将所述主RS485总线切换为从RS485总线；

第四种切换主RS485总线的条件：接收端设备检测到通信总线异常后，将主动放弃发送接收应答信号的发送，则将主RS485总线切换为从RS485总线。

在一些实施例中，所述第一种切换主RS485总线的条件具体包括：

所述第一种切换主RS485总线的第一条件：接收端设备连续预设数量个报文周期未检测到有效的发送接收应答信号；

所述第一种切换主RS485总线的第二条件：所述从RS485总线自身未检测到故障；

所述第一种切换主RS485总线的第三条件：所述从RS485总线在预设数量个报文周期内未检测到CRC校验错误帧；

同时符合所述第一种切换主RS485总线的第一条件、第二条件、第三条件，则所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送接收应答信号。

在一些实施例中，所述第二种切换主RS485总线的条件具体包括：

如果所述主RS485总线在常规实时自检中，检测到故障，将主动放弃主从应答请求的发生，并在所述从RS485总线发送主权转移请求的主从应答请求信号，由从RS485总线及时全面接管所述主RS485总线的所有通信工作。

在一些实施例中，所述第三种切换主RS485总线的条件具体包括：

所述第三种切换主RS485总线的第一条件：所述从RS485总线在连续预设数量个报文周期内未检测到主RS485总线发出的主从应答请求信号；

所述第三种切换主RS485总线的第二条件：所述从RS485总线自身未检测到故障；

所述第三种切换主RS485总线的第三条件：所述从RS485总线在预设数量个报文周期内未检测到CRC校验错误帧；

同时符合所述第三种切换主RS485总线的第一条件、第二条件、第三条件条件，则所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送发接收应答信号。

在一些实施例中，所述第四种切换主RS485总线的条件具体包括：

接收端设备检测到通信总线异常后，将主动放弃发送接收应答信号的发送，并在所述从RS485总线发送主权转移请求的主从应答请求信号，则从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送接收应答信号。

在一些实施例中，在第一种切换主RS485总线的条件中，在从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作后，之后即便主RS485总线功能完全恢复正常，只要一直能正常的接收到从RS485总线发出的主从应答请求信号，则不再主动去接管所述主RS485总线的所有通信工作；

在第三种切换主RS485总线的条件中，在从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作后，主RS485总线不再发送接收应答信号，之后即便主RS485总线的功能完全恢复正常，只要一直能正常的接收到从RS485总线发出的发送接收应答信号，则不再主动去接管所述主RS485总线的所有通信工作。

本申请实施例提供一种电子设备，包括上述任一项所述的基于RS485总线异构冗余通信系统。

本申请提供一种基于RS485总线异构冗余通信系统及电子设备，具有如下有益效果：

通过收发物理层电路采用异构的方式保持通信冗余架构，在主RS485总线通信异常时，从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，能够提高RS485总线的可靠性。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。

图1为本申请实施例提供的一种基于RS485总线异构冗余通信系统示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

如果申请文件中出现“第一\第二\第三”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

在介绍本申请实施例提供的一种基于RS485总线异构冗余通信系统之前，对相关技术中存在的问题进行简单介绍：

目前轨道交通行业车载网络控制系统中，对列车网络内部通信的安全、可靠性以及实时性越来越重视，单一的网络通信架构无法保证通信的可靠性，通信链路上只要任何一点出现故障，将会导致通信异常。

目前业界RS485通信采用的基于如下两种物理层链路来通信：1)单物理层通信链路；2)同构物理层通信链路。这两种通信方式都无法保证其高可靠性。

基于相关技术中存在的问题，本申请实施例提供一种基于RS485总线异构冗余通信系统，所述系统应用于基于RS485总线异构冗余通信设备，所述基于RS485总线异构冗余通信设备可以为电子设备，例如计算机、移动终端等。本申请实施例提供的基于RS485总线异构冗余通信系统所实现的功能可以通过电子设备的处理器调用程序代码来实现，其中，程序代码可以保存在计算机存储介质中。

实施例一

本申请实施例提供一种基于RS485总线异构冗余通信系统，图1为本申请实施例提供的一种基于RS485总线异构冗余通信系统图，如图1所示，将RS485的收发物理层电路采用异构的方式保持通信冗余架构，具体包括：

主处理器、外带控制器、主RS485总线RS485-1和从RS485总线RS485-2；

主RS485总线RS485-1为主处理器自带通信接口构成的总线；从RS485总线RS485-2为外带控制器构造的通信总线；

在一些实施例中，所述诊断电路还包括：

所述外带控制器与所述主处理器连接，构造所述从RS485总线RS485-2；

在一些实施例中，所述外带控制器包括：

可编程逻辑器件和异步收发控制器；

所述主处理器通过CPU总线与所述可编程逻辑器件和异步收发控制器连接，进行收发数据；所述主处理器的中断接口与所述可编程逻辑器件连接；所述可编程逻辑器件与所述异步收发控制器连接，对所述异步收发控制器进行选通与发送接收使能控制；

从RS485总线RS485-2的作用为：当主RS485总线RS485-1通信异常时，从RS485总线RS485-2全面接管主RS485总线RS485-1所有通信工作；

在一些实施例中，所述当主RS485总线RS485-1通信异常时，从RS485总线RS485-2全面接管主RS485总线RS485-1所有通信工作的具体条件包括：

第一种切换主RS485总线的条件：从RS485总线RS485-2在连续预设数量个报文周期内未检测到主RS485总线RS485-1发出的主从应答请求信号，一般预设数量为5-8个周期，则将主RS485总线RS485-1切换为从RS485总线RS485-2；

在一些实施例中，所述第一种切换主RS485总线的条件具体包括：

所述第一种切换主RS485总线的第一条件：接收端设备连续预设数量个报文周期未检测到有效的发送接收应答信号，一般预设数量为5-8个周期；

所述第一种切换主RS485总线的第二条件：从RS485总线RS485-2自身未检测到故障；

所述第三种切换主RS485总线的第三条件：从RS485总线RS485-2在预设数量个报文周期内未检测到CRC校验错误帧，一般预设数量为5-8个周期；

同时符合所述第一种切换主RS485总线的第一条件、第二条件、第三条件，则从RS485总线RS485-2全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送接收应答信号；

第二种切换主RS485总线的条件：如果主RS485总线RS485-1在常规实时自检中，检测到故障，将主动放弃主从应答请求的发生，则将主RS485总线RS485-1切换为从RS485总线RS485-2；

在一些实施例中，所述第二种切换主RS485总线的条件具体包括：

如果主RS485总线RS485-1在常规实时自检中，检测到故障，将主动放弃主从应答请求的发生，并在从RS485总线RS485-2发送21h的主权转移请求的主从应答请求信号，由从RS485总线RS485-2及时全面接管所述主RS485总线的所有通信工作；

第三种切换主RS485总线的条件：接收端设备连续预设数量个报文周期未检测到有效的发送接收应答信号，一般预设数量为5-8个周期，则将主RS485总线RS485-1切换为从RS485总线RS485-2；

在一些实施例中，所述第三种切换主RS485总线的条件具体包括：

所述第三种切换主RS485总线的第一条件：从RS485总线RS485-2在连续预设数量个报文周期内未检测到主RS485总线RS485-1发出的主从应答请求信号，一般预设数量为5-8个周期；

所述第三种切换主RS485总线的第二条件：从RS485总线RS485-2自身未检测到故障；

所述第三种切换主RS485总线的第三条件：从RS485总线RS485-2在预设数量个报文周期内未检测到CRC校验错误帧，一般预设数量为5-8个周期；

同时符合所述第三种切换主RS485总线的第一条件、第二条件、第三条件，则从RS485总线RS485-2全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送接收应答信号；

第四种切换主RS485总线的条件：接收端设备检测到通信总线异常后，将主动放弃发送接收应答信号的发送，则将主RS485总线RS485-1切换为从RS485总线；

在一些实施例中，所述第四种切换主RS485总线的条件具体包括：

接收端设备检测到通信总线异常后，将主动放弃发送接收应答信号的发送，并在从RS485总线RS485-2发送22h的主权转移请求的主从应答请求信号，则从RS485总线RS485-2全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送接收应答信号；

在一些实施例中，其特征在于，

在第一种切换主RS485总线的条件中，在从RS485总线RS485-2全面接管所述主RS485总线的所有通信工作后，之后即便主RS485总线RS485-1功能完全恢复正常，只要一直能正常的接收到从RS485总线RS485-2发出的主从应答请求信号，则不再主动去接管所述主RS485总线的所有通信工作；

在第三种切换主RS485总线的条件中，在从RS485总线RS485-2全面接管所述主RS485总线的所有通信工作后，主RS485总线RS485-1不再发送接收应答信号，之后即便主RS485总线RS485-1的功能完全恢复正常，只要一直能正常的接收到从RS485总线RS485-2发出的发送接收应答信号，则不再主动去接管所述主RS485总线的所有通信工作。

本申请提供的一种基于RS485总线异构冗余通信系统，RS485总线物理层采用异构架构，在连续预设数量个周期内未检测到主RS485总线RS485-1发出的有效主从应答请求信号，一般预设数量为5-8个周期，进行切换主RS485总线，主RS485总线RS485-1请求放弃做主时，进行切换主RS485总线，当接收设备功能丧失时，满足一定周期，进行切换主RS485总线，当接收设备检测到异常时，满足一定周期，进行切换主RS485总线，来保证通信传输的可靠性、安全性。

实施例二

基于前述的实施例，本申请实施例提供一种电子设备，包括：包括实施例1所述的基于RS485总线异构冗余通信系统。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于RS485总线异构冗余通信系统，其特征在于，将RS485总线的收发物理层电路采用异构的方式保持通信冗余架构，具体包括：

主处理器、外带控制器、主RS485总线和从RS485总线；

所述主RS485总线为所述主处理器自带通信接口构成的总线；所述从RS485总线为外带控制器构造的通信总线；

所述从RS485总线：当主RS485总线通信异常时，所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外带控制器与所述主处理器连接，构造所述从RS485总线。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述外带控制器包括：

可编程逻辑器件和异步收发控制器；

所述主处理器通过CPU总线与所述可编程逻辑器件和异步收发控制器连接，进行收发数据；所述主处理器的中断接口与所述可编程逻辑器件连接；所述可编程逻辑器件与所述异步收发控制器连接，对所述异步收发控制器进行选通与发送接收使能控制。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述当主RS485总线通信异常时，所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线所有通信工作的具体条件包括：

第一种切换主RS485总线的条件：所述从RS485总线在连续预设数量个报文周期内未检测到主RS485总线发出的主从应答请求信号，则将主RS485总线切换为从RS485总线；

第二种切换主RS485总线的条件：如果所述主RS485总线在常规实时自检中，检测到故障，将主动放弃主从应答请求的发生，则将所述主RS485总线切换为从RS485总线；

第三种切换主RS485总线的条件：接收端设备连续预设数量个报文周期未检测到有效的发送接收应答信号，则将所述主RS485总线切换为从RS485总线；

第四种切换主RS485总线的条件：接收端设备检测到通信总线异常后，将主动放弃发送接收应答信号的发送，则将主RS485总线切换为从RS485总线。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一种切换主RS485总线的条件具体包括：

第一种切换主RS485总线的第一条件：接收端设备连续预设数量个报文周期未检测到有效的发送接收应答信号；

第一种切换主RS485总线的第二条件：所述从RS485总线自身未检测到故障；

第一种切换主RS485总线的第三条件：所述从RS485总线在预设数量个报文周期内未检测到CRC校验错误帧；

同时符合第一种切换主RS485总线的第一条件、第二条件和第三条件，则所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送接收应答信号。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二种切换主RS485总线的条件具体包括：

如果所述主RS485总线在常规实时自检中，检测到故障，将主动放弃主从应答请求的发生，并在所述从RS485总线发送主权转移请求的主从应答请求信号，由从RS485总线及时全面接管所述主RS485总线的所有通信工作。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第三种切换主RS485总线的条件具体包括：

第三种切换主RS485总线的第一条件：所述从RS485总线在连续预设数量个报文周期内未检测到主RS485总线发出的主从应答请求信号；

第三种切换主RS485总线的第二条件：所述从RS485总线自身未检测到故障；

第三种切换主RS485总线的第三条件：所述从RS485总线在预设数量个报文周期内未检测到CRC校验错误帧；

同时符合第三种切换主RS485总线的第一条件、第二条件、第三条条件，则所述从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与接收端设备发送发接收应答信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第四种切换主RS485总线的条件具体包括：

接收端设备检测到通信总线异常后，将主动放弃发送接收应答信号的发送，并在所述从RS485总线发送主权转移请求的主从应答请求信号，则从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作，并与与接收端设备发送接收应答信号。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

在第一种切换主RS485总线的条件中，在从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作后，之后即便主RS485总线功能完全恢复正常，只要一直能正常的接收到从RS485总线发出的主从应答请求信号，则不再主动去接管所述主RS485总线的所有通信工作；

在第三种切换主RS485总线的条件中，在从RS485总线全面接管所述主RS485总线的所有通信工作后，主RS485总线不再发送接收应答信号，之后即便主RS485总线的功能完全恢复正常，只要一直能正常的接收到从RS485总线发出的发送接收应答信号，则不再主动去接管所述主RS485总线的所有通信工作。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的基于RS485总线异构冗余通信系统。

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