[发明专利]用于分布式控制系统的高速嵌入式协议

说明书

一种控制网络通信安排，包括以如下方式嵌入到第一协议中的第二协议：支持第二协议的模块知道第一协议并利用第一协议，而只支持第一协议的模块不知道第二协议。对使用第二协议的模块的操作不会干扰对未配置成使用或理解第二协议的模块的操作。在一种方法中，使用第二协议发送的消息会被视为使用第一协议发送的消息，但不具有必须要理解的或需要特定响应的消息。在另一种方法中，使用第二协议的模块可以被配置成在CAN消息帧内发送消息，无需与CAN兼容。

本申请是以下申请的分案申请：申请日：2015年5月26日；申请号：201580028277.8；发明名称“用于分布式控制系统的高速嵌入式协议”。

相关的申请

本申请是2014年5月26日提交的美国申请No.14/287,154的接续案，而美国申请No.14/287,154是2013年8月13日提交的美国申请No.13/965,342的部分接续案，而美国申请No.13/965,342又是2013年3月15日提交的美国专利申请No.13/833,238的部分接续案，这些申请的内容通过引用被全部重写在本文中。

技术领域

本发明总体涉及电子通信，更具体地涉及用于控制网络的高速协议。

背景技术

电子设备通常基于给定环境的要求以各种方式相互进行通信。其中的一种是控制系统的环境。不同于仅允许在系统上的设备之间进行通信的简单通信系统，控制系统通信的目的是为了对被连接以通过该控制系统进行通信的模块进行显式控制。随后这种系统允许其他应用程序在上述各种模块上运行。分布式嵌入式控制系统中的那些应用程序却能够协调地工作。

为了提供这种群控制，大多数分布式嵌入式控制系统都是围绕通信协议标准建立的，例子包括CAN(ISO 11898)、SERCOS、FlexRay、EtherCAT，以及有时甚至以太网。较高层次协议被嵌入在通信标准之上，以提供参与控制网络的电子控制单元上的参与应用程序之间的数据交换的规则、定时规则、顺序规则，等等，以促进正在交换信息的分布式应用程序之间的通信。CANopen、DeviceNet、SDS、J1939，以及NMEA 2000只是层叠在CAN标准上面的协议的几个例子。甚至使用诸如CanKingdom之类的元协议，通过这些元协议，可以针对特定的分布式嵌入式控制系统构建并优化较高层次协议。

每一协议标准都具有其自己的长处和弱点。理想的通信具有无限带宽、无延迟、以及完整的数据完整性。可用的通信方案离理想的通信相距甚远，必须找到折中的方案。例如，以太网的带宽大，但是，由于其对消息冲突情况的处理能力差，因此，时效性较差。CAN具有高效的冲突解决能力，但是带宽低，并且没有同步支持。SERCOS速度快，但是，所有节点都必须支持系统中的要求最苛刻的节点的通信要求。相应地，设计分布式嵌入式控制系统时的一个大的难点是选择适合给定系统的需求的基本通信系统。另一复杂点是系统的不同的部分常常具有不同的需求。某些部分可能涉及要求准确的时间同步和短的延迟的高级的反馈循环，而其他部分可能对时间要求根本不是特别苛刻，相反依赖于正确的事件序列。在另一示例中，系统可能在运行时情况下与低带宽的通信协议配合得很好，但将需要高带宽以用于维护模式下的刷新模块。此外，行业还要求许多开发和分析工具和精通选择的通信协议的若干工程师来发现正确的折中方案。为以利用一种协议的好的属性并最小化其短板的方式应用给定技术，通常基于选择的协议以及其相关联的工具，要求在设计和维护分布式嵌入式控制系统方面有很长时间的实践经验。