[發明專利]一種應用于CAN總線多主設備通訊間時間同步的方法

有效

• 申請號: 202010137957.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111030909B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 陳闖;張繼淮;陳剛峰;芮正新
• 申請（專利權）人: 南京科遠智慧科技集團股份有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04J3/06
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

本發明公開了一種應用于CAN總線多主設備通訊間時間同步的方法，該方法并不需要額外的時間通信總線，將時間同步報文的傳輸同數據報文的傳輸統一在一條物理總線上，總線仍然是多主架構，并且可以根據每一次傳輸的實時性，動態計算傳輸補償時間偏差，實時進行補償，節省了額外一條總線造成的浪費，有效降低成本，解除了對通訊速率的依賴，具有靈活性、實時性。

技術領域：

本發明屬于通訊設備時間同步領域,涉及一種應用于CAN總線多主設備通訊間時間同步的方法。

背景技術：

為了滿足工業生產的需求，一般的工業生產過程控制系統，如DCS、PLC等往往是由一系列不同功能的模塊組成，這些功能模塊協同化工作一起來滿足復雜的控制邏輯。由于這些功能模塊都是相對獨立，如果每個模塊都各自維持一個自己的時間，那么整個控制系統的時間將雜亂無章。尤其是電力系統控制等一些重要的工業控制領域中，包含事件順序記錄系統功能，要求在系統聯調或生產運行過程中，一旦發生停機停車等異常事故，需要控制系統能夠及時按照時間順序將這些異常輸入記錄下來，以便后續可以回溯查找事故原因，這就需要整個控制系統都能夠在一定的精度范圍內保證嚴格的時間同步。

嚴格的時間同步需要有具有時間源的功能模塊定周期下發時間同步報文給其他功能模塊。在多主設備的總線架構，通常的做法是在數據通信總線的基礎上，專門使用一條總線用于擁有時間源的功能模塊定周期的廣播時間報文，其他功能模塊作為接收節點，在這條時間通信總線上僅有同步主節點定周期下發報文，其他節點均作為從設備接收報文，這樣一條報文在總線上的傳輸時間可以根據通訊速率計算出來，具有確定性，從而可以確定主設備下發報文時刻到其他從設備接收到報文的時間偏差。

上述方法存在明顯的局限性。首先，系統需要使用專門的時間通信總線用于時間報文的下發，即需要一條額外的物理總線載體，同時每一個功能模塊都需要專門準備一個對應的MAC層和鏈路層芯片，未免造成浪費；其次，針對不同的通訊速率，都需要重新計算補償時間偏差，并且這種偏差時間的計算僅是理論計算，具有一定的誤差。

針對上述的局限1，很容易想到將時間報文的發送統一到數據通信的總線上，但是由于數據通信總線是多主結構，即總線上任何一個節點都可以在取得總線使用權的情況下發送數據，那么很有可能在同步主節點的對時周期到來，組好時間同步報文，準備往總線上發送的時候，總線已經被其他節點占用，同步主節點無法發送數據，并且這時，總線是何時被占用，又何時能夠被解除占用是不確定的，所以無法事先計算這一偏差以及實現精確補償，從而造成系統對時存在偏差，并且同時存在上述局限2。

發明內容：

本發明提供一種應用于CAN總線多主設備通訊間時間同步的方法，該方法并不需要額外的時間通信總線，將時間同步報文的傳輸同數據報文的傳輸統一在一條物理總線上，總線仍然是多主架構，并且可以根據每一次傳輸的實時性，動態計算傳輸補償時間偏差，實時進行補償，節省了額外一條總線造成的浪費，有效降低成本，解除了對通訊速率的依賴，具有靈活性、實時性。

本發明所采用的技術方案有：

一種應用于CAN總線多主設備通訊間時間同步的方法，包括

1）在一條CAN總線上設有多個節點設備，各個節點設備之間基于CAN總線進行數據通訊，設定具有對時報文發送權的節點設備為同步主節點；

2）當所述同步主節點的對時周期到來，同步主節點首先讀取同步主節點在這個時刻的時間基準值T_B，并且同步主節點啟動同步主節點的計時功能，然后同步主節點將時間基準值組成時間同步報文，最后同步主節點啟動CAN控制器將時間同步報文廣播發送；

3）同步主節點完成時間同步報文發送后進入同步主節點的發送完成中斷，此時同步主節點的計時功能將同步主節點從讀取時間基準值T_B時刻到同步主節點時間同步報文發送完成時刻之間的動態時間偏差Δt計算出；