一种背板串行总线通讯方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种背板串行总线通讯方法及系统，将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少两个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。本发明专利技术实时性好、处理性强、硬件结构简单，且易于实现，适合目前多CPU板卡之间大数据量传输的要求。数据在总线上传输时，不需要处理器参与，降低了处理器负荷，可移植性好；节点发送数据的优先级可调，各节点的令牌号可根据需要灵活配置，各节点的令牌号可以是不连续的正整数，通用性好。

A Backplane Serial Bus Communication Method and System

The invention provides a backplane serial bus communication method and system, in which one board card is set as the main node on the bus, at least two board cards are set as secondary nodes on the bus, and corresponding token numbers are configured for each node, each secondary node registers the corresponding token numbers into the main node; when a node sends them, the corresponding token numbers are registered in the main node. When data is received, the primary node sends the corresponding token number to the bus. Each node receives the token number on the bus and compares it with its own token number. When the data is more consistent, the corresponding node sends the data. The invention has the advantages of good real-time performance, strong processing ability, simple hardware structure and easy realization, and is suitable for the requirement of large data transmission between multi-CPU boards at present. When data is transmitted on the bus, it does not need the participation of the processor, reduces the load of the processor, and has good portability. The priority of sending data is adjustable. The token numbers of each node can be flexibly configured according to the need. The token numbers of each node can be discontinuous positive integers, which has good versatility.

【技术实现步骤摘要】
一种背板串行总线通讯方法及系统
本专利技术属于电力系统控制保护装置通信
，特别涉及一种背板串行总线通讯方法及系统。
技术介绍
在电力系统控制保护领域，随着保护控制功能越来越复杂，在一个控制保护装置中设置有多个CPU板卡，需要协调多CPU板卡一起工作以完成保护任务，CPU板卡之间的数据交换也逐渐频繁，对背板传输数据的实时性和带宽的要求越来越高。传统的解决方案多采用以太网通信或者PCI总线通信等，来解决CPU之间的通信问题。以太网是点对点通信，存在着网络延时，网络阻塞等各种不稳定因素，不能很好地解决多CPU板卡之间的实时通信问题；而PCI是并行总线结构，并行总线存在硬件连线多、抗干扰差等缺点，而串行总线由于背板连线少、设计简单、抗干扰能力强等优点成为背板总线较为理想的选择。目前常用的背板总线有RapidIO总线和CAN总线。其中，RapidIO技术是一种高性能、低引脚数、基于数据包交换的开放式互连技术标准，具有简化系统设计、高带宽、低延时等特点，目前已广泛应用于通信系统及嵌入式系统的背板高速互联。CAN总线(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)采用多主工作模式，总线上的任意节点在任何时候都可以主动地向网络上的其他节点发送信息，不分主从，通信方式灵活，总线上的节点都可以共享总线上的数据。如公开号为“CN102841638A”，名称为“一种多功能VPX背板的设计方法”的中国专利，利用串行RapidIO解决了CPU板卡之间通过交换网络实现信号的高速传输，但是RapidIO是点对点的通信总线，要实现多个通讯节点交换数据，必须通过专门的RapidIO交换芯片，每个通信节点都要与交换芯片以点对点的方式连接，使RapidIO应用范围有一定的局限性；且具备RapidIO总线功能的芯片比较昂贵，会增加硬件开发成本。同样由于CAN总线的最高通信速率只有1Mbps，单帧报文最多只能传输8个字节有效数据，不适用于大数据量通信。综上，RapidIO总线和CAN总线均不满足当前电力系统保护应用需要，因此需要开发一种满足要求的高速高带宽与支持多CPU板卡数据共享传输的背板串行总线方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种背板串行总线通讯方法及系统，用于解决现有技术中串行背板总线技术不适合控制保护装置的多CPU板卡之间通信的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种背板串行总线通讯方法，包括如下步骤：1)将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少一个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；2)当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。为了解决主节点异常影响正常工作的问题，还将其中一个板卡设置为次主节点，各节点将对应的令牌号注册到次主节点里，所述次主节点用于在主节点异常时接管总线控制，并在主节点恢复正常后释放总线控制权限。实现了在主节点异常时，次主节点能够代替主节点继续工作。为了检测主节点是否异常，主节点每经过第一设定时间向总线发送一次令牌，当次主节点经过第二设定时间在总线上未检测到主节点发送的令牌时，判定为主节点异常。为了解决各节点发送的数据与接收的自身的数据不一致的问题，各节点发送完数据后，从总线上接收自身发送的数据，并将发送的数据与接收的自身发送的数据进行校验，若校验未通过，则对应的节点重新发送数据。为了解决发送数据前，各节点的工作状态不正常的问题，主节点启动后，由主节点按照节点链表发送扫描报文检测各节点的工作状态。本专利技术还提供了一种背板串行总线通讯系统，包括至少两个板卡，各板卡之间通讯连接，各板卡均连接到总线上，将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少一个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。为了解决主节点异常影响正常工作的问题，还将其中一个板卡设置为次主节点，各节点将对应的令牌号注册到次主节点里，所述次主节点用于在主节点异常时接管总线控制，并在主节点恢复正常后释放总线控制权限。实现了在主节点异常时，次主节点能够代替主节点继续工作。为了检测主节点是否异常，主节点每经过第一设定时间向总线发送一次令牌，当次主节点经过第二设定时间在总线上未检测到主节点发送的令牌时，判定为主节点异常。为了解决各节点发送的数据与接收的自身的数据不一致的问题，各节点发送完数据后，从总线上接收自身发送的数据，并将发送的数据与接收的自身发送的数据进行校验，若校验未通过，则对应的节点重新发送数据。为了解决发送数据前，各节点的工作状态不正常的问题，主节点启动后，由主节点按照节点链表发送扫描报文检测各节点的工作状态。本专利技术的有益效果是：本专利技术将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少一个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。本专利技术实时性好、处理性强、硬件结构简单，且易于实现，适合目前多CPU板卡之间大数据量传输的要求。数据在总线上传输时，不需要处理器参与，降低了处理器负荷，可移植性好；节点发送数据的优先级可调，各节点的令牌号可根据需要灵活配置，各节点的令牌号可以是不连续的正整数，通用性好。附图说明图1为本专利技术的背板串行总线通讯系统的结构示意图；图2为本专利技术的背板串行总线通信逻辑时序图；图3为本专利技术的背板串行总线扫描时序图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明：本专利技术基于多节点共享数据传输相结合的背板高速串行总线技术，提出了一种背板串行总线通讯系统，背板高速串行总线技术即实时共享串行总线协议HBIO(HighperformancetimesharedBackplaneInputOutput)，是一种应用于继电保护设备和工业控制设备的高速串行背板总线协议，总线上的每个节点都可以共享使用总线，实现控制保护装置内多个通讯节点实时交换数据。本专利技术的一种背板串行总线通讯系统，包括至少两个板卡，各板卡之间通讯连接，各板卡均连接到总线上，将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少一个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据，节点发送完数据释放总线，等待下次指令传输，且各个节点从总线上接收数据。实时高速串行总线协议的功能由FPGA实现，HBIO总线的每个节点都具备完整的通信协议，每个节点都可以配置主节点模式、次主节点模式和子节点模式三种工作模式，其中通迅系统中只能必须存在一个主节点和一个次主节点，子节点可以配置多个；预先为每个节点分配一个令牌号，各节点的令牌号都是唯一的不能重复，可以不连续，并把令牌号注册到主节点和次主节点的令本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种背板串行总线通讯方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少一个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；2)当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。

【技术特征摘要】
1.一种背板串行总线通讯方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将其中一个板卡设置为总线上的主节点，将其中至少一个板卡设置为总线上的次节点，并为各节点配置对应的令牌号，各次节点将对应的令牌号注册到主节点里；2)当有节点发送数据时，主节点发送对应的令牌号到总线上，各节点接收总线上的令牌号并与自身的令牌号比较，当比较一致时，对应的节点发送数据。2.根据权利要求1所述的背板串行总线通讯方法，其特征在于，还将其中一个板卡设置为次主节点，各节点将对应的令牌号注册到次主节点里，所述次主节点用于在主节点异常时接管总线控制，并在主节点恢复正常后释放总线控制权限。3.根据权利要求2所述的背板串行总线通讯方法，其特征在于，主节点每经过第一设定时间向总线发送一次令牌，当次主节点经过第二设定时间在总线上未检测到主节点发送的令牌时，判定为主节点异常。4.根据权利要求3所述的背板串行总线通讯方法，其特征在于，各节点发送完数据后，从总线上接收自身发送的数据，并将发送的数据与接收的自身发送的数据进行校验，若校验未通过，则对应的节点重新发送数据。5.根据权利要求1所述的背板串行总线通讯方法，其特征在于，主节点启动后，由主节点按照节点链表发送扫描报文检测各节点的工作状态。6.一种背板串行总线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振华，赵会彬，王全海，周东杰，吕玄兵，马志敏，贺渊明，郭震，王志鹏，陈号，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许继电气股份有限公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41