一种机载双余度CAN总线通信方法技术

技术编号:17944060 阅读:67 留言:0更新日期:2018-05-15 23:15
本发明专利技术属于计算机通信技术,公开了一种机载双余度CAN总线通信协议。本发明专利技术对机载双余度CAN总线通信协议进行了定义和说明。其特征在于,提供一种双余度CAN总线通信协议,该协议基于双余度CAN通信系统构型。通信协议定义了双余度消息格式、双冗余标识符结构、健康状态消息数据格式。基于该协议,CAN总线节点应用层准备好需要发送的消息,由发送节点产生两个冗余副本并分别在两个通道上发送,在两条总线上同时传输。在接收方对接收消息进行比较过滤后提交给上层应用,且对应用层透明,该协议可实现机载CAN总线网络系统级的可靠性和实时性。

An airborne dual redundancy CAN bus communication method

The invention belongs to the computer communication technology, and discloses an airborne dual redundancy CAN bus communication protocol. The invention defines and explains the airborne dual redundancy CAN bus communication protocol. It is characterized by providing a dual redundancy CAN bus communication protocol based on dual redundancy CAN communication system configuration. The communication protocol defines a dual redundancy message format, a dual redundant identifier structure, and a health state message data format. Based on this protocol, the CAN bus node application layer prepares the messages to be sent, generates two redundant replicas from the sending node and sends them on the two channels respectively, and transmits at the same time on the two bus. After the receiver has filtered the received message to the upper application, and it is transparent to the application layer, the protocol can realize the reliability and real time of the airborne CAN bus network system level.

【技术实现步骤摘要】
一种机载双余度CAN总线通信方法
:本专利技术属于计算机通信
,涉及一种机载双余度CAN总线通信方法。
技术介绍
:标准CAN总线协议(ISO11898)作为工业控制领域现场总线标准,其在可靠性、实时性、低成本方面颇具优势。标准CAN协议提供了内建容错机制,能够对通信链路上的瞬时错误进行检测和恢复。尽管CAN总线报文的失效率很低,比其它现行的许多总线性能都要好,从而使得CAN总线可以被机载系统所选用。但在某些极端条件下,可能会出现通信不一致,不可预测或信道阻塞等现象。此外,CAN总线构成的系统中会出现多种模式的物理故障,在这些故障模式中,一部分可能对系统影响不大,有一部分可能会引起系统或节点不能正常工作。在实际应用中,由于应用环境等的不同,这些固有局限或物理故障发生的概率也不同。尤其在可靠性和实时性要求较高的机载环境下,链路永久故障和不确定传输实验两种故障是难以容忍的。机载应用领域提出了双余度CAN总线系统构型,可有效降低上面故障发生造成通信系统失效的概率。本专利技术就是针对双余度CAN总线系统构型提出的通信方法,实现双余度CAN总线通信的有效管理。本
技术实现思路
:本专利技术基于物理通信链路的双余度CAN通信系统构型,定义了机载双余度CAN通信消息格式、双余度标识符结构、健康状态消息数据格式。一种机载双余度CAN总线通信方法,其特征是,本方法基于物理通信链路的双余度CAN通信系统构型,定义了机载双余度CAN通信消息格式、双余度标识符结构、健康状态消息数据格式;包括:发送行为:应用层对每一条消息生成并发送两份完全相同的数据,两份数据记为第一份发送数据和第二份发送数据,第一份发送数据递交给第一通道传输,第二份发送数据递交给第二通道传输;接收行为:接收过程中,CAN总线节点收到来自两个通道的数据,两个通道的数据分别为第一份接收数据和第二份接收数据;从时间维度来看,若第一份接收数据先于第二份接收数据到达接收节点,则向应用提交第一份接收数据;若第二份接收数据先于第一份接收数据到达接收节点,则向应用提交第二份接收数据;本方法使用的双余度CAN通信消息格式兼容了CAN2.0B规范29位扩展帧的消息格式,可以单帧传输1~8Bytes的数据;本方法使用的双余度标识符结构中,各标识符位功能描述如下:h)逻辑通信通道LCC指示消息发送优先等级,支持互相独立的不同通道编码;逻辑通信通道LCC占据标识符域第28~26位;i)功能编码标识SourceFID指示消息源系统信息,FID号由整个系统统一分配,SourceFID占据标识符第25~19位;j)保留位RSD为标识符预留;RSD占据标识符第18位;k)本地位LCL指示报文物理传输范围,LCL位占据标识符第17位;l)私有位PVT指示专用报文位,PVT占据消息第16位;m)数据对象编码DOC指示消息目标系统信息;DOC由整个系统统一分配,DOC占据标识符第15~2位;n)冗余通道标识符RCI指示报文的冗余信息位,RCI占据标识符的1~0位;双余度CAN通信协议还定义了CAN节点健康状态消息结构,分别定义了NB_RST1、REC1、TEC1、NB_RST2、REC2、TEC2功能描述位,各功能位描述如下:NB_RST1:BUSA协议处理器的软复位次数(USHORT);REC1:BUSA接收错误计数器的值(UCHAR);TEC1:BUSA发送错误计数器的值(UCHAR);NB_RST2:BUSB协议处理器的软复位次数(USHORT);REC2:BUSB接收错误计数器的值(UCHAR);TEC2:BUSB发送错误计数器的值(UCHAR)。基于双余度标识符结构的逻辑通信通道LCC,用于定义消息逻辑通信通道来管理CAN总线通信负载;根据LCC位的值对报文定义不同的优先级,该值根据通道对于整个系统的重要程度来分配;本方法对逻辑通信通道定义如下:h)异常事件通道EEC:LCC编码000,该通道用于快速和高优先级的消息传输,本通道用于一对多的通信中;i)正常运行通道NOC:LCC编码010,该通道用于周期或者非周期的数据传输,本通道用于一对多的通信中;j)节点服务通道NSC:LCC编码100,该通道为“客户/服务器”类型的服务提供点对点通信。k)用户定义通道UDC:LCC编码101,该通道用于传输其他通道不适合传送的CAN扩展帧;l)测试和维护通道TMC:LCC编码110,用于支持测试和维护功能;m)CAN基本帧兼容通道FMC:LCC编码111,该通道适用于基于CAN基本帧的CAN应用层例如CANaerospace;n)标记为“保留”的通道用作补充,不能用于其他目的。本专利技术的优点是:1)CAN总线通信可靠性高;2)CAN总线通信实时性好;3)本协议对应用层透明;4)具备节点健康状态实时上报能力;5)系统成本低。附图说明图1是双余度CAN总线消息标识符结构。图2是双余度协议健康状态消息数据格式。具体实施方式:本专利技术针对机载双余度CAN通信系统提供一种双余度CAN总线通信方法。该通信方法定义了双余度消息格式、双余度标识符结构、健康状态消息数据格式,CAN总线节点应用层准备好需要发送的消息,由发送节点产生两个冗余副本并分别在两个通道上发送,在两条物理总线上传输。接收节点对接收消息进行比较过滤后提交给应用,该方法对于应用层透明。只要存在一条正常工作的通信链路,CAN总线消息就可正常送达目的节点,有效提升了CAN总线通信的可靠性。CAN总线消息不会因某一条通信链路发生阻塞而延迟到达,有效提升了CAN总线通信的实时性。双余度CAN总线通信方法使用的双余度消息格式兼容了CAN2.0B规范29位扩展帧的消息格式,可以单帧传输1~8Bytes的数据。双余度标识符结构中,CAN2.0B规范中标识符域被进一步地划分为若干个子域,以支持报文识别、路由和数据完整性校验。CAN消息标识符域如图1所示。双余度CAN总线通信方法使用的双余度标识符结构如图1所示,各标识符位功能描述如下:a)逻辑通信通道(LCC)指示消息发送优先等级,支持互相独立的不同通道编码。LCC占据标识符域第28~26位。LCC位的值对报文优先级具有决定性作用,该值由系统设计统一分配;b)功能编码标识(SourceFID)指示消息源系统信息,FID号由整个系统统一分配,SourceFID占据标识符第25~19位;c)保留位(RSD)为标识符预留,RSD占据标识符第18位。RSD只有在点对点通信时被定义成服务消息类型位(SMT)位,用于指示客户端和服务器之间数据流方向,其他通信模式下未用到;d)本地位(LCL)指示报文物理传输范围,LCL位占据标识符第17位。该位置“1”时表示报文仅在发送节点所在的网络内传输,网关不会将这些报文传输到其他网络上;e)私有位(PVT)指示专用报文位,PVT占据消息第16位。用于识别用于专用用途的报文,此位置“1”的报文表明该报文没被公开描述且仅用于专用用途的。在没有特殊用途的情况下,通常将该位置“0”;f)数据对象编码(DOC)指示消息目标系统信息。DOC由整个系统统一分配,DOC占据标识符第15~2位;g)冗余通道标识符(RCI)指示报文的冗余信息位,RCI占据标识符的1~0位。在点对点通信时RCI的第1位被定义为本文档来自技高网...
一种机载双余度CAN总线通信方法

【技术保护点】
一种机载双余度CAN总线通信方法,其特征是,本方法基于物理通信链路的双余度CAN通信系统构型,定义了机载双余度CAN通信消息格式、双余度标识符结构、健康状态消息数据格式;包括:发送行为:应用层对每一条消息生成并发送两份完全相同的数据,两份数据记为第一份发送数据和第二份发送数据,第一份发送数据递交给第一通道传输,第二份发送数据递交给第二通道传输;接收行为:接收过程中,CAN总线节点收到来自两个通道的数据,两个通道的数据分别为第一份接收数据和第二份接收数据;从时间维度来看,若第一份接收数据先于第二份接收数据到达接收节点,则向应用提交第一份接收数据;若第二份接收数据先于第一份接收数据到达接收节点,则向应用提交第二份接收数据;本方法使用的双余度CAN通信消息格式兼容了CAN2.0B规范29位扩展帧的消息格式,可以单帧传输1~8Bytes的数据;本方法使用的双余度标识符结构中,各标识符位功能描述如下:a)逻辑通信通道LCC指示消息发送优先等级,支持互相独立的不同通道编码;逻辑通信通道LCC占据标识符域第28~26位;b)功能编码标识Source FID指示消息源系统信息,FID号由整个系统统一分配,Source FID占据标识符第25~19位;c)保留位RSD为标识符预留;RSD占据标识符第18位;d)本地位LCL指示报文物理传输范围,LCL位占据标识符第17位;e)私有位PVT指示专用报文位,PVT占据消息第16位;f)数据对象编码DOC指示消息目标系统信息;DOC由整个系统统一分配,DOC占据标识符第15~2位;g)冗余通道标识符RCI指示报文的冗余信息位,RCI占据标识符的1~0位;双余度CAN通信协议还定义了CAN节点健康状态消息结构,分别定义了NB_RST 1、REC 1、TEC 1、NB_RST 2、REC 2、TEC 2功能描述位,各功能位描述如下:NB_RST 1:BUS A协议处理器的软复位次数(USHORT);REC 1:BUS A接收错误计数器的值(UCHAR);TEC 1:BUS A发送错误计数器的值(UCHAR);NB_RST 2:BUS B协议处理器的软复位次数(USHORT);REC 2:BUS B接收错误计数器的值(UCHAR);TEC 2:BUS B发送错误计数器的值(UCHAR)。...

【技术特征摘要】
1.一种机载双余度CAN总线通信方法,其特征是,本方法基于物理通信链路的双余度CAN通信系统构型,定义了机载双余度CAN通信消息格式、双余度标识符结构、健康状态消息数据格式;包括:发送行为:应用层对每一条消息生成并发送两份完全相同的数据,两份数据记为第一份发送数据和第二份发送数据,第一份发送数据递交给第一通道传输,第二份发送数据递交给第二通道传输;接收行为:接收过程中,CAN总线节点收到来自两个通道的数据,两个通道的数据分别为第一份接收数据和第二份接收数据;从时间维度来看,若第一份接收数据先于第二份接收数据到达接收节点,则向应用提交第一份接收数据;若第二份接收数据先于第一份接收数据到达接收节点,则向应用提交第二份接收数据;本方法使用的双余度CAN通信消息格式兼容了CAN2.0B规范29位扩展帧的消息格式,可以单帧传输1~8Bytes的数据;本方法使用的双余度标识符结构中,各标识符位功能描述如下:a)逻辑通信通道LCC指示消息发送优先等级,支持互相独立的不同通道编码;逻辑通信通道LCC占据标识符域第28~26位;b)功能编码标识SourceFID指示消息源系统信息,FID号由整个系统统一分配,SourceFID占据标识符第25~19位;c)保留位RSD为标识符预留;RSD占据标识符第18位;d)本地位LCL指示报文物理传输范围,LCL位占据标识符第17位;e)私有位PVT指示专用报文位,PVT占据消息第16位;f)数据对象编码DOC指示消息目标系统信息;DOC由整个系统统一分配,DOC占据标识符第15~2位;g)冗余通道标识符RCI指示报文的冗余信息位,RCI占据标识符的1~0位;...

【专利技术属性】
技术研发人员:闫海明冯源范祥辉史岩常于敏张挺前
申请(专利权)人:中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所
类型:发明
国别省市:陕西,61

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