[發明專利]一種基于VPX的CAN和1553b雙冗余架構設計方法

在審

• 申請號: 202110205923.0
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN113050475A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 劉榮科;劉譽楷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發明涉及一種基于VPX的CAN和1553b雙冗余架構設計方法，包括：兩顆MCU芯片、CAN總線收發芯片、隔離芯片、1553b協議處理芯片及1553b隔離變壓器，兩顆MCU芯片通過SRIO總線與VPX接插件連接，可以通過SRIO協議與上位機通信，上報故障信息。基于VPX的CAN和1553b雙冗余的架構在進行正常工作時，首先啟動自檢程序，當CAN總線和1553b總線自檢通過后，系統開始進行正常工作流程。該發明可以實現CAN總線和1553b總線的鏈路自檢與狀態上報功能，并且在總線鏈路通信的過程中可以實時監測鏈路信息，當鏈路存在故障時及時切換冗余鏈路保證通信不會中斷，從而提升了整個通信鏈路的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種基于VPX的CAN和1553b雙冗余架構設計方法，屬于通信領域，尤其涉及一種基于VPX的CAN和1553b的雙冗余硬件結構、軟件判別以及鏈路切換的方法。

背景技術

控制器域網CAN(Controller Area Network)是一種國際標準化的串行通信協議，是國際上應用最廣泛的總線之一，在汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網中已經得到了廣泛應用。1553b總線是MIL-STD-1553B總線的簡稱，作為美國軍方專為飛機上設備制定的一種信息傳輸總線標準，現在被廣泛應用在當代的各種民航客機以及軍用飛機上，在航天系統也有著廣泛的應用。15333b總線具有雙通道設計，1553B總線可以在兩個通道BUS_A和BUS_B之間切換。

CAN和1553b總線都有著一定的檢錯和糾錯的能力，但是CAN和1553b總線的檢錯和糾錯主要是針對傳輸線路中的突發錯誤。然而，由于車輛和飛機等的電磁環境比較復雜，并且在很多場合對鏈路的可靠性傳輸能力要求較高，為了防止由于器件損壞等原因導致通訊中斷，本設計提出了基于VPX的CAN和1553b雙冗余架構。

發明內容

本發明目的在于，提供一種基于VPX的CAN和1553b雙冗余架構，以解決CAN和1553b通信中由于電磁環境和器件損耗等導致的通信中斷問題，提高通信的可靠性。

本發明提出的一種基于VPX的CAN和1553b雙冗余架構，包括：

兩顆MCU芯片，其中一顆作為主處理器，另一顆作為備用處理器。兩顆MCU芯片通過通用輸入輸出GPIO(General-purpose input/output)互連，采用串行外設接口SPI(SerialPeripheral Interface)通信協議。

兩顆MCU芯片通過SRIO(Serial Rapid I/O)總線與VPX接插件連接，可以通過SRIO協議與上位機通信，上報故障信息等。

CAN總線收發芯片，完成CAN總線的差分數據發送與差分數據接收功能，CAN總線收發芯片與隔離芯片連接。

隔離芯片，完成兩顆MCU芯片與兩個CAN總線收發芯片的電氣隔離與電平轉換，隔離芯片一端與MCU芯片相連，一端與CAN總線收發芯片相連。

1553b協議處理芯片，完成1553b總線數據收發功能。1553b協議處理芯片與MCU芯片直接相連。

1553b隔離變壓器，完成1553b鏈路的電氣隔離與阻抗匹配。1553b隔離變壓器與1553b協議處理芯片直接相連。

可選地，MCU芯片選用XC7Z045ffg676，作為主控芯片，并且該芯片內部集成了CAN總線控制器功能。

可選地，CAN總線收發芯片選用TJA1050芯片。

可選地，隔離芯片選用ADuM1201CRZ芯片。

可選地，1553b協議處理芯片選用HI6110芯片。

可選地，1553b隔離變壓器選用PM-DB2791芯片。