[發明專利]一種CAN總線節點設備的高精度同步通訊方法

在審

• 申請號: 202011489731.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112491682A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 段芙蓉;李洋;龔輝斌;李剛
• 申請（專利權）人: 成都曦曜儀器有限公司
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40;H04J3/06
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 張澎

本發明提出了一種CAN總線節點設備的高精度同步通訊方法，以解決多節點設備發送數據的精準性。總線上掛接的多個節點設備通信采用時分復用，所有總線節點共用同步信號源，通過可編程邏輯和軟件配合的方式，避免多節點設備沖突競爭時間，本發明方法具備較好的靈活性和發送時刻的精準性、接收數據解析的方便性。

技術領域

本發明屬于總線數據通訊同步處理領域。尤其是CAN總線節點設備的高精度傳輸方法。

背景技術

CAN總線是一種分布式控制的通信網絡，特點是數據通信無主從之分。CAN 總線上可掛載多個節點，任意一個節點可以向任何其他(一個或多個)節點發起數據通信。多個節點同時發起通信時，優先級低的避讓優先級高的，不會對通信線路造成擁塞，但可能會出現低優先級的信息始終沒有發送的機會。

為解決此問題，可采用CAN總線多個節點共用一個同步時鐘信號來發送數據的方法，各節點遵照網內通訊協議，在指定時刻發送指定信息。但節點設備如何做到指定時刻精準發送指定信息，對節點設備來說是個挑戰。目前常采用軟件響應同步信號中斷，軟件計時并發送數據的方法。該方法中的軟件計時精確性容易受到系統調度的影響，表現為定時發送數據時刻不精確。對于同一節點、同時段內，需要在先后多個時刻發送數據，更難以精準定時發送數據，由于節點的定時不精準，造成節點的延時積累導致消息沖突，影響系統正常工作。

發明內容

鑒于現有技術的以上缺點，尤其是采用軟件定時的不足，本發明采用可編程邏輯和軟件配合，提出了一種解決節點高精度同步的方法，實現數據發送時刻的精準定位。其具體方法如下：

一種CAN總線節點設備的高精度同步通訊方法，在一條CAN總線上各個節點設備之間基于CAN總線進行數據通訊。采用如下的手段：1)各個節點設備采用時分復用方式進行通訊，共享一條周期同步信號源，所有節點在同步周期信號到來時，開啟周期定時并進入定時邏輯；2)所有發送數據幀采用可由軟件實時更新的特殊格式，包括：發送時刻、起始標志、ID和數據。

進一步地，所有節點設備依據同步周期信號起始點開始計時，到該節點待發送數據時刻到來時，發送CAN幀，以此類推，直到發送完該節點同步周期內所有數據幀。

進一步地，所有CAN幀發送需要經過三個階段，即幀寫入階段、幀準備階段和幀送出階段。

所述CAN幀發送經過三個階段，即幀寫入階段、幀準備階段和幀送出階段:

幀寫入階段：軟件按固定幀格式寫入可編程邏輯提供的數據FIFO中。

幀準備階段：可編程邏輯器件捕獲到同步信號的上升沿，開啟該同步時段內的計時，計時精度為10ns；同時從FIFO中讀取數據幀，讀取幀時判斷幀標志，是否同一同步時間段內數據幀，從開始直到該同步時段內的結尾幀，讀取數據放入緩存內，準備發送數據。

幀送出階段：可編程邏輯計時到第一個幀發送時刻時，將數據幀的CAN幀 ID和CAN幀數據寫入CAN發送緩存，寫入完整CAN幀后，啟動CAN幀發送命令，CAN幀數據即刻出現在CAN總線上。以此類推，發送該同步時刻內其他CAN幀。

采用本發明的方法，采用時分復用，所有總線節點共用同步信號源，通過可編程邏輯和軟件配合的方式，避免多節點設備沖突競爭時間，具備較好的靈活性和發送時刻的精準性、接收數據解析的方便性，發送時刻精度可到10ns。本方法適用于多節點設備通信，對數據吞吐量高且發送時間需要嚴格控制的系統。

附圖說明

圖1為多節點同步CAN總線通訊示意圖

圖2為CAN幀發送多級操作示意圖

圖3為CAN幀組成結構示意圖

圖4為同步信號示意圖

圖5為CAN幀接收工作流程圖