[发明专利]一种基于EtherCAT总线的车载信号传输系统及方法

说明书

本发明实施例提供一种基于EtherCAT总线的车载信号传输系统及方法。所述系统包括主安全平台、副安全平台和至少一个从站单元，主安全平台和副安全平台安装有EtherCAT主站设备，从站单元安装有EtherCAT从控制器，主安全平台、副安全平台与从站单元组成环形拓扑结构；主安全平台用于向从站单元发送报文包括与从站单元对应的报文段，包括报文头和数据段；副安全平台用于代替所述主安全平台执行相关操作；从站单元用于获取对应数据段，并替换所述数据段中的内容，然后发送给下一个从站单元，本发明实施例通过环形拓扑结构将作为主站单元的主完全平台和安装有EtherCAT从控制器的从站单元连接，从而提高了车载通信系统数据传输的效率。

技术领域

本发明实施例涉及总线信息传输技术领域，尤其涉及一种基于EtherCAT总线的车载信号传输系统及方法。

背景技术

目前在车载信号系统架构中多使用的是以太网控制自动化技术(Ether ControlAutomation Technology，CAN)总线协议，CAN通信方案是在1986年的国际自动机工程师学会SAE大会上由Bosch首次提出，由于其可靠性及强兼容性被主流原始设备制造商(Original Equipment Manufacturer，OEM)采用，但是近来自动驾驶等技术上的快速突破，不断对传统CAN总线系统发起了挑战。传统的CAN总线最高传输速率为1Mbit/s，这已然满足不了越来越高的数据吞吐量的需求。

在过去由于CAN总线的高可靠性以及兼容性的特点，其在列车车载信号系统中应用十分广泛，但是随着自动驾驶等等技术的发展，传统的CAN总线技术已经越来越难以胜任系统的需求。根据CAN规范ISO11898-2所定义的标准帧结构，一帧报文最大只能传输64位(8个字节)的数据，在最好的情况下总线负载达到70％左右，不过如果报文数据少于8个字节的情况下总线负载可能会更小。CAN采用仲裁机制来判定不同节点CAN报文传输的优先级，在仲裁期同一总线上的所有节点必须在一个位的时间内到达。另一方面电信号有一个有限的传播速度，从大量经验中得出CAN总线以1Mbit/s运行的最长距离为40米，这就导致了无法进一步提高CAN的波特率。

由此可见，现在技术采用CAN总线的方式由于其较低的负载率、传输速度和波特率，严重影响了数据的传输效率。

发明内容

本发明实施例提供一种基于EtherCAT总线的车载信号传输系统及方法，用以解决现有技术由于其较低的负载率、传输速度和波特率，严重影响了数据的传输效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于EtherCAT总线的车载信号传输系统，包括：

主安全平台、副安全平台和至少一个从站单元，所述主安全平台和副安全平台安装有EtherCAT主站设备，所述从站单元安装有EtherCAT从控制器，所述主安全平台、副安全平台与所有的从站单元根据预设的排列顺序依次相连以组成环形拓扑结构；其中，

所述主安全平台，用于在预设的周期内根据所述排列顺序向一侧连接的从站单元发送报文，所述报文至少包括一条与所述从站单元唯一对应的报文段，所述报文段包括与所述从站对应的报文头和数据段；

所述副安全平台，用于在所述主安全平台出现故障时，代替所述主安全平台继续执行相关操作；

所述从站单元，用于获取所述报文中对应的报文段的数据段，并根据预设的规则替换所述数据段中的内容，然后将更新后的报文发送给相连的下一个从站单元。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于EtherCAT总线的车载信号传输方法，包括：

主安全平台在预设的周期内根据预设的排列顺序向一侧连接的从站单元发送报文，所述报文至少包括一条与所述从站单元唯一对应的报文段，所述报文段包括与所述从站对应的报文头和数据段；若所述主安全平台出现故障时，则由所述副安全平台代替所述主安全平台继续执行相关操作；