[发明专利]一种双冗余CAN总线通信系统

权利要求书

1.一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，包括：

两条CAN总线，其为称作缺省总线的第一CAN总线和称作冗余总线的第二CAN总线；

同时连接到所述两条CAN总线上的若干冗余节点，每个所述冗余节点采用主备式硬件架构；

其中，所述每个冗余节点包括冗余功能模块，所述冗余功能模块执行以下功能：

所有冗余节点根据节点ID的大小排序建立令牌环，即所有节点形成一个完整的在线状态监测报文发送处理环；

每个冗余节点发送在线监测报文：除节点ID最大的节点以外，每个节点都将在线监测报文发送到节点ID值比本身节点ID值大且差值最小的节点；网络中节点ID最大的节点将在线状态监测报文发送到节点ID最小的节点；

每个冗余节点通过接收到的在线监测报文判断其与CAN总线上其他冗余节点之间任意通道的状态，一旦发现某个节点的缺省通道无法通信，立即切换到备用通道进行总线通信，以确保网络数据传输正常，

在建立好所述令牌环后，如有新节点加入网络，则所述冗余功能模块遵循下述规则重新建立令牌环：

1)任意节点初始化完成以后都会发送Alive报文，令牌号为当前默认值；

2)任意节点检测到的节点ID满足两个条件时，则自动更新自身的令牌号为检测到的节点ID，所述两个条件包括：

a)检测到的节点ID值大于自身的节点ID，

b)检测到的节点ID值小于自身的令牌号；

3)任意节点检测到自身的节点ID值介于接收到的Ring报文包含的源地址和所述Ring报文的令牌号之间，则立即发送Alive报文，令牌号不变。

2.根据权利要求1所述的一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，所述在线监测报文的格式包括报文ID和报文数据场，所述报文ID包括源节点地址，所述报文数据场包括功能场和令牌号，所述功能场用于区分所述在线监测报文为所述Alive报文或是所述Ring报文，所述令牌号表示所述令牌环中要发送至的目标节点的节点ID。

3.根据权利要求2所述的一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，所述Alive报文为表示节点是否在线的报文；所述Ring报文为冗余切换过程中发送的报文；所述Alive报文和所述Ring报文均为1有效。

4.根据权利要求3所述的一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，所述冗余功能模块通过超时机制作为网络故障的判定条件，如果在预定的等待时间过后，没有收到期待的所述Ring报文，则判定应发送所述Ring报文的节点的通道故障。

5.根据权利要求4所述的一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，所述每个冗余节点包括：

共用的微控制器和应用程序；

两个相对独立的CAN控制器，包括第一CAN控制器和第二CAN控制器，所述两个CAN控制器独立工作；

两个相对独立的CAN收发器，包括第一CAN收发器和第二CAN收发器，所述两个CAN收发器满足ISO-11898-2的标准，

其中，所述微控制器与第一CAN控制器连接，第一CAN控制器与第一CAN收发器连接，第一CAN收发器与第一CAN总线连接，以进行缺省通道的通信；

所述微控制器与第二CAN控制器连接，第二CAN控制器与第二CAN收发器连接，第二CAN收发器与第二CAN总线连接，以进行备用通道的通信。

6.根据权利要求5所述的一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，网络上所有所述冗余节点在所述两条CAN总线上实现在线监测报文的双发双收，实时地监测所述两条CAN总线的节点令牌环状态，在节点内部动态地登记两个通道上其他节点的在线状态，从而通过节点的在线状态判断所述节点的通道是否可用。

7.根据权利要求6所述的一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，任何时刻总线有效数据通信只在一个通道上传输，系统启动后默认在缺省通道进行通信。

8.根据权利要求7所述的一种双冗余CAN总线通信系统，其特征在于，所述通信系统的容错性能包括以下四类故障：单条CAN总线的CAN_H和/或CAN_L在干线某处断开、单条CAN总线的CAN_H和/或CAN_L对地短路、单条CAN总线的CAN_H和/或CAN_L对电源短路、单条CAN总线的CAN_H对CAN_L短路。