[發明專利]一種傳感器網絡CAN總線幀格式的標識符分配方法

有效

• 申請號: 201510423606.0
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105119793B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 顧慶水;陳偉;伍瑞卿
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04L29/12
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 林輝輪;王蕓

本發明公開了一種傳感器網絡CAN總線幀格式的標識符分配方法，在若干傳感器通過掛載在一根CAN總線上而與傳感器網絡控制器連接的傳感器網絡中，將標識符字段分為優先級管理字段和傳感器識別字段，當至少兩個傳感器競爭CAN總線而發送數據至傳感器網絡控制器時，分別以傳感器所請求發送數據的實時性和周期性作為判據而相應地更新優先級管理字段的值Val_priority，并按照優先級管理字段的值Val_priority由小至大的順序，逐個發送傳感器請求發送的數據，直至最后一個傳感器將請求發送的數據發送完畢。本發明可避免低優先級的傳感器因無法競爭到CAN總線發送數據而造成無法滿足實時性的問題，甚至出現“餓死”現象。

技術領域

本發明涉及傳感器網絡中使用CAN總線的相關領域，特別涉及一種傳感器網絡CAN總線幀格式的標識符分配方法。

背景技術

控制器局域網絡(Controller Area Network，簡稱CAN總線)由德國博世(BOSCH)公司在20世紀80年代專門為汽車行業開發的一種串行通信總線，屬于現場總線范疇，其高性能、高可靠性以及獨特的設計而越來越受到人們的重視。

由于CAN總線本身的特點，其應用范圍目前已不再局限于汽車行業，而向自動控制、航空航天、航海、機器人、數控機床、醫療器械及傳感器等領域發展。

CAN總線使用的是串行數據傳輸方式，能夠以1Mbps的速率在40m的雙絞線上運行，也可以使用同軸電纜、光導纖維等其它通信介質，而且在CAN總線上的總線協議支持多主控制器。

當CAN總線上的一個節點(站)發送數據時，它以報文形式廣播給網絡中所有節點。因此對每個節點來說，無論數據是否是發給自己的，都對其進行接收。每組報文開頭的11位字符(標準幀格式)或29位字符(擴展幀格式)為標識符，并用作定義報文的優先級，而這種報文格式稱為面向內容的編址方案，而且在同一系統中標識符是唯一的。

連接CAN總線的每個節點在發送數據幀或遠程幀時均作為主機進行發送，并采用無損仲裁的載波偵聽/沖突避免(Carrier Sense Multiple Access/CollisionAvoidance，CSMA/CA)通信仲裁機制。當多個節點檢測到總線空閑同時發送數據時，會產生競爭，在競爭過程中，擁有更高優先級的節點占用總線，繼續發送數據，其它節點則停止數據發送并退出總線競爭，等待檢測到總線介質空閑后再啟動數據的發送進程。基于競爭的無損仲裁機制依賴于標識符和遠程發送請求位，對于兩個不同標識符的幀，具有較低二進制數值標識符的幀擁有較高的優先級。

在傳感器網絡中使用CAN總線作為數據傳輸總線時，傳感器網絡控制器通過CAN總線連接各個類型的傳感器，傳感器接收傳感器網絡控制器的命令，并根據要求最終將傳感器采集的數據傳送至控制器，控制器接收各個傳感器的數據后對數據進行相應處理、存儲、顯示等。在實際應用中，掛接的傳感器往往是其功能各異，因此每個傳感器的數據采集間隔、每次采集的數據長度、傳感器所采集數據的實時性要求各異。對于CAN總線，數據傳送的優先級主要通過數據幀中的標識符來確定。在傳感器網絡中，根據每個傳感器在整個傳感器網絡中的要求，分配一個唯一的標識符，此時每個傳感器在整個傳感器網絡中數據傳輸的優先級確定下來。根據CAN總線的仲裁機制，在多個節點同時發送數據時，優先級最高的節點會占用總線，而其它節點則主動退出數據發送，等下一次總線的空閑。

這種機制帶來一個不利情況是優先級低的傳感器有可能在每次總線競爭中因沖突而退出數據發送，最終造成優先級低的傳感器所采集的數據無法實時送出，特別是在總線傳輸負載較重的情況下，此類情況尤為明顯，甚至會出現低優先級的數據出現“餓死”現象。

因此，需要一種有效地解決在總線傳輸負載較重時優先級低的傳感器所采集的數據無法實時送出的通信機制或方法。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種傳感器網絡CAN總線幀格式的標識符分配方法。