[实用新型]一种带无线冗余的时间触发通信控制器

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种通信控制装置，尤其是实现可靠性，实时性传输的通信控制装置。属现场总线、分布式系统领域。

背景技术

目前，自动控制领域，如汽车、飞机等开始采用分布式网络控制系统。每个电子装置作为一个节点，每个节点除了独立完成各自的控制功能外，还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计，简化了布线，减少了电气节点的数量和导线的用量，使装配工作更为简化，同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置，读取故障码对其进行故障诊断，使设备维修工作变得更为简单。

可以看到，目前节点间采用的通信控制器大多数是基于事件触发的。这种控制器成本低，节点接入总线简单。但是，随着人们对可靠性和实时性的要求的提高，这种总线控制器显示出诸多不足，如：这种触发方式信道带宽不高；传输确定性差；信道会由于高优先级节点出错而完全瘫痪等。

近来，有一些总线控制器开始采用时间触发，其能够具有更好的时间确定性。但它的灵活性不及事件触发总线。为了实现一定的灵活性，各种时间触发总线协议都用牺牲一定实时性和复杂度的方法加入事件信息发送机制。同时附带增加了两种机制的转换判断。另外其时间同步机制是决定时间触发总线性能优劣的主导因素，通常要采用复杂的外部时钟同步设备实现各个节点的同步，而且还要在总线上加入总线监控逻辑阻止那些误发送信息。这大大增加了系统的开发成本。

实用新型内容

为了克服上述不足，本实用新型提供一种新型的采用时间触发方式，采用无线冗余的通信控制器设计方案。该通信控制器应用于可靠性，实时性及灵活性要求较高的自动控制领域，以满足该领域的通信需求。

本实用新型所提出的带无线冗余的时间触发通信控制器主要由主控芯片，总线收发器、无线收发器、电源模块和存储模块组成。

本实用新型通信控制器的主控芯片采用Philips公司推出的ARM芯片LPC2119。该芯片属于ARM7系列。这款芯片内嵌实时时钟，可以省去外部时钟电路。总线收发器采用TI公司生产总线驱动芯片SN65HVD33，该芯片是一款完全符合工业RS485协议的总线驱动芯片。无线收发器采用TI公司生产的433MHz的无线数字收发器CC1100。电源模块采用220V交流转9V的变压器模块、9V转5V的稳压芯片LM7805、5V转3.3V的稳压芯片LM1117-3.3及5V转1.8V的稳压芯片LM1117-1.8。存储模块采用双口RAM，存储主机的命令及总线上待发送和已接收的数据。与主机的接口芯片采用具有256字节的双口RAM DS1609。该芯片仅24引脚封装，接口简单。

本实用新型的软件主要完成通信帧设计，MAC层无线冗余调度算法设计，与上层通信接口设计，时钟同步设计，时钟修正设计等。

本实用新型的有益效果是：

采用无线信道做冗余，提高了时间触发总线的灵活性。通过不同的传输方式，实现总线的冗余传输，得到更为可靠的通信效果。无线的采用可以使分布式系统应用到更为恶劣的环境。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的原理框图。图中标号2代表网络通信接口与主机的接口，标号8代表通信线路，标号9代表天线。

图2是本实用新型实施例的电路设计及连线图。

图3是本实用新型实施例的通信结构拓扑图。

图4是本实用新型实施例的控制器软件分层示意图。

具体实施方式

参照附图1，本实用新型一种带无线冗余的时间触发通信控制器的实施例由一块主控芯片4，总线收发电路6，无线收发电路7和网络通信接口电路1和电源电路10组成。由于选用的主控芯片的功能强大，时钟同步功能3和数据暂存功能5都使用主控芯片的内部资源来完成。时钟同步功能采用控制器内部自带的实时时钟，数据暂存功能则由芯片内部的内存完成。

本实用新型的实施例中，主控芯片与总线收发电路连接，控制总线上数据按照时间周期性的发送和接收。与此同时，主控芯片也控制无线收发电路，收发与总线相同的信息实现信息的冗余。主控芯片通过网络通信接口电路与主机进行交互，将主机需要的数据上传到主机，将主机希望传送的网络上的数据读取下来。主控芯片内部的时钟同步单元周期性的更新系统时间，让通信控制器得到动作的时基。主控芯片将工作中产生的相关数据缓存到自己的内存中，用于计算、打包、拆包等操作。电源电路为整个实施例中的各个单元提供电源。主控芯片需要3.3V和1.8V电压。总线收发器，无线收发器和网络接口电路都只需要3.3V电压。这些都由电源电路供给。