[发明专利]一种基于隔离式双以太网和双CAN通信的系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于隔离式双以太网和双CAN通信的方法，本发明包括一种基于隔离式双以太网和双CAN通信的系统。分别定义第一以太网通信通道、第二以太网通信通道、第一CAN通信通道、第二CAN通信通道；通过判断第一以太网通信通道以及第二以太网通信通道是否连接正常来设定工作通道以及备用通道，并分析以太网传输的数字信号是否需要第一CAN通信通道或第二CAN通信通道传输；通过判断第一CAN通信通道以及第二CAN通信通道是否连接正常来设定工作通道以及备用通道，并分析CAN传输的数字信号是否需要第一以太网通信通道或第二以太网通信通道传输。与现有技术相比，本发明具有抗干扰能力强，易于扩展，可靠性高等优势。

技术领域

本发明属于嵌入式技术领域，尤其涉及一种基于隔离式双以太网和双CAN通信的系统及方法。

背景技术

随着国家海洋战略和全电力推进齐头并进之时，舰船电力系统的地位也越来越重要，因而对舰船电力系统的稳定性、可靠性和智能化等提出了更高的要求。为了适应这种发展趋势，智能化、计算机和网络化等领先技术在舰船电力系统的网络结构、稳定运行、资源调度、能量分配、武器配置、运行模式和控制策略等方面将发挥越来越大的作用。以“模块化、集成化”思想发展起来的舰船综合电力系统，它极大程度地简化了舰船动力系统的结构，为舰载高能武器提供了能量保障，大大提升了舰船的机动性、隐蔽性和生命力。尤其是数字化、智能化测控技术，理所当然地成为未来舰船综合电力系统的重要特征之一。实时数据(如输入/输出控制指令、状态信号和健康信息等)传输技术，是舰船获取设备信息实现智能化必不可少的技术手段。通过多通道数字输入/输出测控系统，实时获取舰用设备的输入/输出数字信号(如各个健康状态和现场工况信息等)，是决策系统给出正确决策的先决条件。

为了简化硬件电路设计、简化系统结构，工程上常用一组线路，配置以适当的接口电路，与各部件和外围设备连接，这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充，尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也在不断地发展和完善，而使计算机总线技术种类繁多。如大量应用于工业数据传输中的I2C(Inter-Integrated Circuit)总线、CAN(ControllerArea Network)总线和基于串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)的以太网(Ethernet)技术。

研究与运行实践表明，采用常规方法的I2C总线、CAN总线和以太网通信方式，在具有较强电磁干扰的应用现场(如前所述的船舶综合电力系统，就是非常典型的应用环境之一)，就会经常被干扰，可靠性得不到提高，因而，也就无法满足该系统“井喷式”增长的信息交换的需求。其主要原因体现在以下几个方面：以“迈克尔·蒙苏尔”号(DDG 1001)为例，美海军第2艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰，长186米，宽24.6米，吃水8.4米，标准排水量15995吨，航速30节，水上续航力4500海里/20节，该级舰的综合电力系统(Integrated Power System，IPS)可以说是最复杂和独特的系统，在有限的移动平台中包括发电、输电、配电、变电、拖动、推进、储能、监控和电力管理等诸多功能，因此，船舶综合全电力推进系统发电机不仅要向推进电动机供电，也需提供电能给船舶电网，满足船舶其它设备的用电和生活用电，而电力系统容量有限，船舶设备分布密集。这是由于这些多系统多功能的复杂性，势必也带来了严重的电磁兼容问题，这会对通信设备是否正常工作带来威胁；电力推进舰船在航行过程中，受到风、浪及海流等多种随机不确定因素的干扰，进而带来船舶的输出功率与负载功率之间不平衡，甚至出现欠压、过压等恶劣情况，这会对通信设备造成严重损害；舰船数据采集设备工作环境复杂多变，由于传输距离、现场状况等诸多因素的影响，可能导致I2C总线、CAN总线和以太网传输通道中断，造成网络实时性和可靠性降低，甚至网络不能正常工作。

针对上述这些情况，迫切需要将成熟的、可靠性高的、实时性强的I2C总线、CAN总线和以太网接口技术，应用于船舶综合电力系统中的多通道数字输入/输出测控系统中，以提高舰船内部信息交换的效率和可靠性。

发明内容