[實用新型]CAN總線雙冗余熱切換系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN201846346U
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 許學雷;孫招鳳;張洪彬
• 申請（專利權）人: 北京航天發(fā)射技術研究所
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/40;H04L1/22
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊虹

技術領域

本實用新型涉及一種CAN總線雙冗余熱切換系統(tǒng)，屬于基于CAN總線網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)以及雙冗余熱切換技術領域。

背景技術

在基于總線網(wǎng)絡的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的容錯能力和可靠性是技術難點之一。國內外就此開展了多方面的研究，冗余設計是采用較多的技術。通常的冗余設計技術一般是基于冗余處理器或冗余通道實現(xiàn)。采用冗余處理器可靠性高但由于節(jié)點多，要求節(jié)點處理器復雜度高，成本高；而采用冗余通道難以涵蓋總線斷路等系統(tǒng)級故障狀況。

本實用新型提出的CAN總線雙冗余網(wǎng)絡熱切換系統(tǒng)，填補了國內冗余網(wǎng)絡結構的空白，其切換的可靠性和快速性達到了新的水平，而且實現(xiàn)成本低廉，適合于多種高可靠性應用領域。

實用新型內容

本實用新型的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種即兼顧CAN總線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的容錯能力和可靠性，又能降低成本的CAN總線雙冗余熱切換系統(tǒng)。

本實用新型的技術解決方案是：CAN總線雙冗余熱切換系統(tǒng)，網(wǎng)絡控制節(jié)點采用單處理器配置雙CAN控制器、雙CAN驅動器和雙CAN總線結構，每個處理器連接兩個CAN控制器，每個CAN控制器連接一個CAN驅動器，每個CAN驅動器連接一條CAN總線，形成一個處理器管理兩條獨立CAN通道的網(wǎng)絡結構，運行在處理器中的CAN驅動管理軟件包括接收模塊、發(fā)送模塊、通道狀態(tài)監(jiān)測模塊、通道切換模塊、通道修復模塊和中斷響應模塊，系統(tǒng)工作時指定其中一個CAN通道為工作通道，則另一個CAN通道為備用通道，接收模塊同時接收兩個CAN通道的數(shù)據(jù)，發(fā)送模塊只在工作通道發(fā)送數(shù)據(jù)；若當前工作通道出現(xiàn)故障，通道切換模塊的主動切換模塊將備用通道切換為工作通道，并發(fā)送切換幀通知網(wǎng)絡上其它控制節(jié)點切換通道，然后調用通道修復模塊修復故障通道，修復成功則將原故障通道設置為備用通道，不成功則標識為故障；網(wǎng)絡上其它控制節(jié)點的接收模塊接收到切換幀后調用本節(jié)點通道切換模塊中的被動切換模塊，將原來的備用通道切換為工作通道，同時將原來的工作通道設為備用通道。

所述的工作通道故障認定有三種途徑，選擇采用其中的一種或兩種或三種結合，三種途徑是：發(fā)送模塊實時監(jiān)測發(fā)送隊列狀況，若隊列前端消息超過了指定時間或指定的重發(fā)送次數(shù)后仍沒有發(fā)送出去，則認定為工作通道故障；通道狀態(tài)監(jiān)測模塊定時監(jiān)測工作通道的CAN控制器狀態(tài)寄存器，若狀態(tài)寄存器中的錯誤標志置位，則認定為工作通道故障；CAN控制器出現(xiàn)錯誤中斷，調用了中斷響應模塊，則認定為工作通道故障。

所述的發(fā)送模塊實時監(jiān)測隊列狀況，隊列前端消息重復發(fā)送，每次發(fā)送間隔時間1～10ms，重復次數(shù)2～5次，如發(fā)送不成功即認定為故障。

所述的通道狀態(tài)監(jiān)測模塊定時監(jiān)測工作通道狀況，定時監(jiān)測的周期為1～5ms。

所述的切換幀發(fā)送不調用發(fā)送模塊，由通道切換模塊直接置入CAN控制器指定郵箱。

所述的通道修復模塊通過指定次數(shù)的通信復位來實現(xiàn)通道修復。

所述的通道修復模塊通過不少于3次的通信復位，CAN控制器仍未復位，則認為故障通道未修復成功。

所述的主動切換模塊發(fā)送的切換幀包括提前指定了的專用ID值、故障節(jié)點和故障類型。

本實用新型設計原理：

1)采用單處理器配置雙控制器、雙驅動器、雙總線，實現(xiàn)板級數(shù)據(jù)鏈路層到物理層的雙冗余硬件結構，同時支持單總線運行；

2)雙總線運行時，使用其中一側通道及總線作為工作通道，用于發(fā)送消息，同時也可以接收消息。另一側作為備用通道，只可以接收消息；

3)發(fā)現(xiàn)工作通道故障時，將備用通道轉為工作通道，原來的工作通道修復后轉為備用通道，即運行中通道角色動態(tài)切換；

4)通道故障認定有三種途徑：發(fā)送模塊檢測發(fā)送隊列的消息發(fā)送狀態(tài)、通道故障監(jiān)測模塊檢測CAN控制器狀態(tài)寄存器、中斷響應模塊響應CAN控制器錯誤中斷；

5)發(fā)現(xiàn)故障的控制節(jié)點實施主動切換，將備用通道切換為工作通道，同時用切換幀通知總線上其它節(jié)點同步切換；另一方面對于故障通道進行修復處理；

6)通道故障修復針對控制器錯誤類型可以采取不同的策略，如可以通過通信復位方式嘗試；

7)接收到切換幀的控制節(jié)點實施被動切換，將備用通道切換為工作通道；

8)通道狀態(tài)監(jiān)測和切換的控制由處理器中運行的驅動管理軟件實現(xiàn)，對應用系統(tǒng)透明；

控制系統(tǒng)所選用的節(jié)點設備不同，其微處理器特性以及操作系統(tǒng)平臺必然會對驅動管理軟件的設計實現(xiàn)有所制約，通道檢測和故障修復模塊的設計細節(jié)和實現(xiàn)方法均可以有所不同。

本實用新型與現(xiàn)有技術相比有益效果為：