[發(fā)明專利]帶總線錯誤解析功能的CAN總線分析系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310410826.0
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103475523A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷勇;湯龍浩;袁勇
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動化技術(shù)和故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶總線錯誤解析功能的CAN總線分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)，是計算機(jī)數(shù)字通信技術(shù)向工業(yè)自動化領(lǐng)域的延伸。控制器局域網(wǎng)（Control?Area?Network，CAN）總線是國際上應(yīng)用最廣泛地現(xiàn)場總線之一。它廣泛地應(yīng)用于車載電子微控制器通訊、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)自動化控制、重要電力系統(tǒng)和安防監(jiān)控等諸多領(lǐng)域。

隨著分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜性不斷增加，實際的產(chǎn)業(yè)化網(wǎng)絡(luò)通信過程中出現(xiàn)的設(shè)備老化、關(guān)聯(lián)點動作強(qiáng)度大以及作業(yè)環(huán)境的強(qiáng)電磁干擾等諸多因素，更容易給正常總線通信和產(chǎn)品質(zhì)量帶來影響，嚴(yán)重地威脅著產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)線的正常運作和人身安全。

現(xiàn)有研究主要涉及總線網(wǎng)絡(luò)可靠性參數(shù)的探索，和影響控制網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng)、以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能的因素的探索。然而，較少研究針對網(wǎng)絡(luò)的故障作實時監(jiān)控和對故障進(jìn)行實時錯誤解析。

如果總線存在網(wǎng)絡(luò)故障，節(jié)點檢測到錯誤時，會中斷正在發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點，往總線上發(fā)送錯誤幀。在輪詢通信模式下，當(dāng)錯誤節(jié)點處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，總線上所有的節(jié)點將一致對錯誤作出響應(yīng)，所得的錯誤幀錯誤標(biāo)志長度表現(xiàn)為6位；當(dāng)錯誤節(jié)點處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)時，總線上節(jié)點將依次對錯誤作出響應(yīng)，所得的錯誤幀錯誤標(biāo)志長度表現(xiàn)為6～12位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶總線錯誤解析功能的CAN總線分析系統(tǒng)。

帶總線錯誤解析功能的CAN總線分析系統(tǒng)包括CAN收發(fā)器CTM1050、Open3S500E?FPGA開發(fā)板、9針的RS232串口；Open3S500E?FPGA開發(fā)板的P115輸入/輸出口與RS232的2引腳相連，Open3S500E?FPGA開發(fā)板的P120輸入/輸出口與第一CAN收發(fā)器CTM1050的3引腳相連，Open3S500E?FPGA開發(fā)板的P127輸入/輸出口與第二CAN收發(fā)器CTM1050的3引腳相連，第一CAN收發(fā)器CTM1050與第二CAN收發(fā)器CTM1050的2引腳同時接地，1引腳同時接5V正電壓，7引腳用來連接CAN總線的CAN_L,6引腳用來連接CAN總線的CAN_H；RS232串口能用USB模塊和以太網(wǎng)模塊代替，用來發(fā)送數(shù)據(jù)給后臺計算機(jī)，并執(zhí)行如下內(nèi)容：

1)系統(tǒng)檢測CAN總線信號，當(dāng)檢測到有幀起始的顯性位后進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)聽，并將數(shù)據(jù)存儲在Open3S500E?FPGA開發(fā)板的一個寄存器中，當(dāng)檢測到CAN總線上連續(xù)的七個隱性位時說明幀結(jié)束，停止監(jiān)聽等待下一次的幀起始，同時記錄發(fā)送正常幀的時間戳，等待發(fā)送給后臺計算機(jī)；

2)系統(tǒng)檢測CAN總線信號并進(jìn)行錯誤幀的識別和生成觸發(fā)信號，假設(shè)CAN總線通信速率V，則數(shù)據(jù)位的時間長度為設(shè)置采樣周期為f?ns，即每數(shù)據(jù)位采樣次，根據(jù)CAN總線錯誤界定協(xié)議，若檢測到連續(xù)6位或6位以上顯性位，只要連續(xù)采樣數(shù)大于等于個，說明CAN總線上有錯誤幀，將會觸發(fā)錯誤幀識別信號的產(chǎn)生，將用于識別和記錄錯誤幀信息，同時,準(zhǔn)確識別錯誤幀的下降沿，在錯誤幀下降沿時復(fù)位錯誤幀識別信號；

3)不同的錯誤幀的錯誤標(biāo)志長度代表錯誤幀的不同事件類型，這對CAN總線錯誤定位和故障定位產(chǎn)生重要影響，錯誤觸發(fā)后，記錄錯誤幀錯誤標(biāo)志長度值和錯誤幀產(chǎn)生的時間戳，并對被錯誤幀中斷的正常數(shù)據(jù)幀的信息進(jìn)行分析，獲得被中斷節(jié)點地址，將錯誤信息與被中斷幀地址整合記錄在寄存器中，等待發(fā)送給后臺計算機(jī)進(jìn)行錯誤信息后期處理，數(shù)據(jù)幀標(biāo)識符中含有幀源地址，在獲取被中斷幀源地址時，要結(jié)合總線模擬波形進(jìn)行分析，如果被中斷幀的源地址數(shù)據(jù)完整，直接獲取；如果源地址損壞，結(jié)合模擬信號對被中斷幀進(jìn)行模式識別，獲得源地址；

4)記錄的正常幀信息與錯誤幀信息通過RS232串口、USB或以太網(wǎng)發(fā)送給后臺計算機(jī)，以便對CAN總線錯誤進(jìn)行進(jìn)一步分析。

本發(fā)明不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測總線故障，記錄正常幀和錯誤幀信息，而且具有總線錯誤解析功能，能夠結(jié)合總線模擬信號進(jìn)行模式識別，獲取被中斷幀的源地址，為定位故障節(jié)點提供初步分析，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也比較緊湊，所用的都是標(biāo)準(zhǔn)芯片，容易實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是帶總線錯誤解析功能的CAN總線分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是帶總線錯誤解析功能的CAN總線分析系統(tǒng)原理圖；

圖3是本發(fā)明的總線錯誤觸發(fā)流程圖；

圖4是本發(fā)明的被中斷幀源地址讀取流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。