[发明专利]一种背板串行总线通讯方法及系统

说明书

本发明提供了一种背板串行总线通讯方法及系统，将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少两个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。本发明实时性好、处理性强、硬件结构简单，且易于实现，适合目前多CPU板卡之间大数据量传输的要求。数据在总线上传输时，不需要处理器参与，降低了处理器负荷，可移植性好；节点发送数据的优先级可调，各节点的令牌号可根据需要灵活配置，各节点的令牌号可以是不连续的正整数，通用性好。

技术领域

本发明属于电力系统控制保护装置通信技术领域，特别涉及一种背板串行总线通讯方法及系统。

背景技术

在电力系统控制保护领域，随着保护控制功能越来越复杂，在一个控制保护装置中设置有多个CPU板卡，需要协调多CPU板卡一起工作以完成保护任务，CPU板卡之间的数据交换也逐渐频繁，对背板传输数据的实时性和带宽的要求越来越高。传统的解决方案多采用以太网通信或者PCI总线通信等，来解决CPU之间的通信问题。以太网是点对点通信，存在着网络延时，网络阻塞等各种不稳定因素，不能很好地解决多CPU板卡之间的实时通信问题；而PCI是并行总线结构，并行总线存在硬件连线多、抗干扰差等缺点，而串行总线由于背板连线少、设计简单、抗干扰能力强等优点成为背板总线较为理想的选择。

目前常用的背板总线有Rapid IO总线和CAN总线。其中，Rapid IO技术是一种高性能、低引脚数、基于数据包交换的开放式互连技术标准，具有简化系统设计、高带宽、低延时等特点，目前已广泛应用于通信系统及嵌入式系统的背板高速互联。CAN总线(ControllerArea Network，控制器局域网络)采用多主工作模式，总线上的任意节点在任何时候都可以主动地向网络上的其他节点发送信息，不分主从，通信方式灵活，总线上的节点都可以共享总线上的数据。

如公开号为“CN102841638A”，名称为“一种多功能VPX背板的设计方法”的中国专利，利用串行Rapid IO解决了CPU板卡之间通过交换网络实现信号的高速传输，但是RapidIO是点对点的通信总线，要实现多个通讯节点交换数据，必须通过专门的Rapid IO交换芯片，每个通信节点都要与交换芯片以点对点的方式连接，使Rapid IO应用范围有一定的局限性；且具备Rapid IO总线功能的芯片比较昂贵，会增加硬件开发成本。同样由于CAN总线的最高通信速率只有1Mbps，单帧报文最多只能传输8个字节有效数据，不适用于大数据量通信。

综上，Rapid IO总线和CAN总线均不满足当前电力系统保护应用需要，因此需要开发一种满足要求的高速高带宽与支持多CPU板卡数据共享传输的背板串行总线方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种背板串行总线通讯方法及系统，用于解决现有技术中串行背板总线技术不适合控制保护装置的多CPU板卡之间通信的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种背板串行总线通讯方法，包括如下步骤：

1)将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少一个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；

2)当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。

为了解决主节点异常影响正常工作的问题，还将其中一个板卡设置为次主节点，各节点将对应的令牌号注册到次主节点里，所述次主节点用于在主节点异常时接管总线控制，并在主节点恢复正常后释放总线控制权限。实现了在主节点异常时，次主节点能够代替主节点继续工作。

为了检测主节点是否异常，主节点每经过第一设定时间向总线发送一次令牌，当次主节点经过第二设定时间在总线上未检测到主节点发送的令牌时，判定为主节点异常。