[发明专利]一种多重冗余架构的串行通信接口诊断系统及方法

说明书

本发明公开了一种多重冗余架构的串行通信接口诊断系统，包括通道A和通道B两个一样的串行通信通道，从设备，所述从设备分别与所述通道A和通道B连接，每一个通道包括通信控制模块、诊断控制模块、RS485接口芯片1、RS485接口芯片2、模拟控制开关S1、S2、S3、S4；能够根据具体应用要求通过控制开关进行灵活配置，可配置为单一通道、单通道冗余、双通道冗余系统，可应用在不同要求的场景中；通过一系列诊断及冗余方式，极大程度提高了系统的诊断覆盖率，系统诊断覆盖率能够达到99％以上，同时极大程度提高了系统的可靠性及可用性。

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，具体涉及一种多重冗余架构的串行通信接口诊断系统及方法。

背景技术

串口通信接口是指利用单路数据线一位一位的进行数据传输，通过简单的线缆即可实现数据传输，设备简单，成本低，传输距离远，目前工业控制技术领域普遍采用的串行通信接口为RS485接口，RS485标准只规定了OSI规范中的物理层，只是一个电气标准，没有规定连接器、通信协议等。RS485接口采用差分平衡电平标准，在RS485接口的两条信号线上，一根信号线的电压值是另一根信号电压值取反，接收端通过两条信号线的差值来判断相应的逻辑“1”或“0”，采用差分平衡电路能够极大程度抑制噪声及地平面不同的影响，具有较强的抗干扰能力及较远的传输距离，支持点对多点的通信模式。针对RS485标准接口，目前行业中最著名的通信协议是modicon公司开发的modbus，modbus通信协议遵循主从的通信步骤，一方为主设备，其余为从设备，主设备来控制整个系统的通信逻辑。

目前电子行业中的串行通信接口主要采取一位数据冗余和多位数据冗余两种通信诊断方式，一位数据冗余采用奇偶校验方式，根据传输数据二进制码中的数“1”的个数是奇数还是偶数来进行校验，采用奇数的为奇校验，采用偶数的为偶校验，串行通信接口中一般针对每一个字节即8bit数据进行一次奇偶校验，并将校验位添加到数据位后面；多位数据冗余采用CRC校验方式，通过在需要发送的数据帧后面添加一定长度的校验码，生成一个新数据帧发送到接收端，数据接收端根据约定的CRC数据多项式进行计算，将计算得到的CRC结果与接收到的CRC结果进行比较，两者一致则说明CRC校验正确，一般串行通信接口采取16位多项式CRC进行校验。

然而现有技术采取的两种通信诊断方式诊断覆盖率都不高，采取一位数据冗余的方式，其诊断覆盖率最高只能达到60％，对于常用的奇偶校验，对于数据位有双位出现错误的情况都没法诊断出来，采用多位数据冗余的方式，诊断覆盖率最多只能达到90％。CRC校验能够100％检测出所有的奇数个错误和一部分突发错误，检测出突发错误的能力和CRC校验的生成多项式的阶数高低相关，阶数越高，误判的概率就越小，但是，CRC校验的生产多项式的阶数增高，CRC校验的计算能力要求就会成倍的增加，影响其它部分的性能，所以一般在两者之间取平衡，选择16位CRC多项式进行校验。

并且现有技术在诊断到串行通信故障后，不能及时将故障隔离，导致信息传输断路，没有额外冗余手段进行有效数据的传输，在对数据稳定性、可靠性要求十分严苛的工业控制技术领域中，可能就会影响整个系统的安全功能执行及正常运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多重冗余架构的串行通信接口诊断系统及方法，通过多重冗余架构、诊断技术、软件逻辑控制等手段，提高串行通信接口的可靠性和诊断覆盖率，在串行通信接口出现故障后，系统能够自动隔离故障接口，切换冗余通信接口进行有效数据传输。

本发明通过下述技术方案实现：