[发明专利]一种基于总线的无感切换冗余通信实现方法及系统

说明书

本发明涉及总线通信技术领域，具体涉及一种基于总线的无感切换冗余通信实现方法及系统，本发明设置主CAN总线或备用CAN总线均处于热备状态，所有节点的CAN控制器初始化后，都处于准备接收信息状态，但是有且仅有一个CAN控制器在发送或接收信息。根据主CAN总线或备用CAN总线链路测试帧判断是否存在故障，若存在故障对整个环网进行冗余切换，使用更换后的主CAN总线或备用CAN总线进行通信。本发明实现了物理介质、物理层及数据链路层甚至应用层的全面冗余，从而可以大大提高系统的可靠性,适合可靠性要求非常高的系统。本发明与部分冗余方法比较，不需用判断切换电路，简化了硬件电路，降低了故障率。

技术领域

本发明涉及总线通信技术领域，具体涉及一种基于总线的无感切换冗余通信实现方法及系统。

背景技术

虽然CAN协议本身具有较强的检错纠错能力，但在工业控制现场，插头连接的不牢固、传输介质的损坏或总线驱动器的损坏等都会破坏CAN的可靠通信。在要求高可靠性的应用系统中，这些故障如不能自动检测到并采取相应措施克服，将使系统部分甚至完全失去通信能力，导致系统失灵甚至完全瘫痪，因此使得系统的可靠性大打折扣。

解决这一问题的有效途径是进行冗余控制设计。目前的环网冗余协议大多针对以太网线介质设计，若直接应用于CAN总线环网无法正确检测和判别链路故障、无法准确自动切换。

为了提高CAN总线在恶劣电磁环境中通信的可靠性，本文采用双CAN冗余通信设计。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于总线的无感切换冗余通信实现方法及系统，用于解决在要求高可靠性的应用系统中，这些故障如不能自动检测到并采取相应措施克服，将使系统部分甚至完全失去通信能力，导致系统失灵甚至完全瘫痪的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明公开一种基于总线的无感切换冗余通信实现方法，所述方法包括以下步骤：

S1采用热备方式设置主CAN总线作为上电后默认传输路径，并设置备用CAN总线作为主CAN总线的冗余；

S2环网中主CAN总线交换机周期性地向次环端口发送环路测试帧并向两个环端口发送链路测试帧；

S3根据主CAN总线交换机任何一个环端口在一个周期内收不到链路测试帧，断定该环端口的接收链路故障并堵塞该环端口；

S4通过备用CAN总线自行将故障链路对应的环端口从逻辑功能上断路，然后对整个环网进行冗余切换，并发送主CAN总线故障报警；

S5备用CAN总线交换机周期性地向次环端口发送环路测试帧并向两个环端口发送链路测试帧；

S6根据备用CAN总线链路测试帧判断是否存在故障，若存在故障对整个环网进行冗余切换，使用更换后的主CAN总线进行通信。

更进一步的，所述方法在发送信息前，侦听网络中有无其他节点在发送信号，如无则立即发送，如有其他节点正在发送数据，则此节点要避让，等一段时间后再侦听，直到介质空闲再发送。

更进一步的，所述方法中，节点避让时，使用如下退避算法:

当一个节点侦听到自己发送的报文遭受碰撞之后，立即按下式计算退避时延t_F

上式在区间[0,m]内取一均匀分布随机数F,通常将F_F取为大于或等于F的最小整数，得到t_F值之后立即按该值开始延时，待延时结束后，将重传报文送入发送缓冲器，请求发送；如果再次碰撞，重复上述过程直至成功。