[發(fā)明專(zhuān)利]一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)及其通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310631413.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103634150A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏臻;胡慶新;許崇;蘭龍;倪璞;蘇燚;范永東;張磊磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥工大高科信息科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04L12/24
• 分類(lèi)號(hào): H04L12/24;H04L12/40
• 代理公司: 合肥天明專(zhuān)利事務(wù)所 34115
• 代理人: 金凱

1.一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)，其特征在于：

包括一個(gè)上位機(jī)、多個(gè)下位機(jī)和兩條互為熱備的CAN總線，每個(gè)上位機(jī)和下位機(jī)均由兩個(gè)互為熱備的模塊構(gòu)成；每個(gè)模塊均有兩個(gè)同步運(yùn)算的微處理器CPU，分別為第一CPU和第二CPU，構(gòu)成兩個(gè)相互獨(dú)立的運(yùn)算通道，每個(gè)運(yùn)算通道集成兩個(gè)CAN總線接口，所述兩個(gè)CAN總線接口分別一一對(duì)應(yīng)連接兩條CAN總線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）系統(tǒng)完成初始化，確定上位機(jī)和下位機(jī)互為熱備的兩個(gè)模塊的主備關(guān)系：

（2）上位機(jī)主系模塊第一CPU將其需要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)CAN總線接口發(fā)送到兩條CAN總線上；上位機(jī)主系模塊第二CPU、下位機(jī)主系模塊第一CPU和第二CPU通過(guò)各自的CAN總線接口接收上位機(jī)主系模塊第一CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)；

（3）上位機(jī)主系模塊第二CPU將其接收到的上位機(jī)主系模塊第一CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)與其準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷兩個(gè)數(shù)據(jù)是否相同，若是，則跳轉(zhuǎn)步驟（4），若否，則跳轉(zhuǎn)步驟（8）；

（4）上位機(jī)主系模塊第二CPU將其需要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)CAN總線接口發(fā)送到兩條CAN總線上；上位機(jī)主系模塊第一CPU、下位機(jī)主系模塊第一CPU和第二CPU通過(guò)各自的CAN總線接口接收上位機(jī)主系模塊第二CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)；

（5）下位機(jī)主系模塊第一CPU和第二CPU分別對(duì)各自接收到的兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若第一CPU和第二CPU均判定各自接收到的兩個(gè)數(shù)據(jù)是相同的，則跳轉(zhuǎn)步驟（6），否則跳轉(zhuǎn)步驟（8）；

（6）下位機(jī)主系模塊第一CPU和第二CPU分別對(duì)各自接收到的兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，得到相應(yīng)的時(shí)間戳、序列號(hào)和CRC校驗(yàn)碼，若第一CPU和第二CPU均判定相應(yīng)的時(shí)間戳、序列號(hào)和CRC校驗(yàn)碼是正確的，則跳轉(zhuǎn)步驟（7），否則跳轉(zhuǎn)步驟（8）；

（7）上位機(jī)主系模塊向下位機(jī)主系模塊通過(guò)CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)的通信正確完成，下位機(jī)主系模塊根據(jù)解碼得到的數(shù)據(jù)區(qū)，進(jìn)行后續(xù)處理，并通過(guò)CAN總線向上位機(jī)主系模塊應(yīng)答；

（8）上位機(jī)主系模塊向下位機(jī)主系模塊通過(guò)CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)的通信出現(xiàn)錯(cuò)誤，通信中止，下位機(jī)主系模塊等待上位機(jī)主系模塊重新發(fā)起通信。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，所述上位機(jī)定期巡訪各個(gè)下位機(jī)，每個(gè)時(shí)間片內(nèi)，所述上位機(jī)與固定的下位機(jī)通信。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，還包括以下步驟：

備系模塊通過(guò)其CAN總線接口接收CAN總線上的數(shù)據(jù)，與相應(yīng)的主系模塊同步運(yùn)行，當(dāng)主系模塊出現(xiàn)故障時(shí)，備系模塊無(wú)擾切換為主系模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，步驟（1）中，確定上位機(jī)和下位機(jī)互為熱備的兩個(gè)模塊的主備關(guān)系，具體為：

判斷每個(gè)模塊是否均處于正常狀態(tài)，若是，則互為熱備的兩個(gè)模塊根據(jù)預(yù)定的主備關(guān)系運(yùn)行，若否，則互為熱備的兩個(gè)模塊根據(jù)本模塊和對(duì)方模塊的狀態(tài)確定主備關(guān)系。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，還包括以下步驟：

每個(gè)模塊的第一CPU和第二CPU分別對(duì)各自接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗(yàn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種冗余的高安全性CAN總線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于，所述每個(gè)模塊的第一CPU和第二CPU分別對(duì)各自接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗(yàn)，具體包括：

（1）判斷所述數(shù)據(jù)是否來(lái)自于有效模塊，若是，跳轉(zhuǎn)步驟（2），若否，丟棄所述數(shù)據(jù)；所述有效模塊為當(dāng)前正在占用通信時(shí)間片的模塊；

（2）若所述數(shù)據(jù)來(lái)自于有效模塊的第一CPU，則跳轉(zhuǎn)步驟（3），若所述數(shù)據(jù)來(lái)自于有效模塊的第二CPU，則跳轉(zhuǎn)步驟（4）；

（3）將該數(shù)據(jù)保存至存儲(chǔ)區(qū)，記錄該數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)間點(diǎn)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的定時(shí)器，若在定時(shí)器規(guī)定的時(shí)間內(nèi)接收到所述有效模塊第二CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，則將該數(shù)據(jù)判定為有效數(shù)據(jù)，否則刪除保存的數(shù)據(jù)，并發(fā)送報(bào)警信息，標(biāo)識(shí)主系CAN總線上通信出錯(cuò)，跳轉(zhuǎn)步驟（5）；

（4）查找存儲(chǔ)區(qū)中是否包含所述有效模塊第一CPU傳來(lái)的數(shù)據(jù)，若是，則將該數(shù)據(jù)判定為有效數(shù)據(jù)，若否，則將該數(shù)據(jù)判定為無(wú)效數(shù)據(jù)，丟棄不用；

（5）主系CAN總線上通信出錯(cuò)，將備系CAN總線切換為主系CAN總線。