基于CAN网关的冗余实现系统、电子设备和计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术提供了一种基于CAN网关的冗余实现系统、电子设备和计算机可读存储介质。通过本申请提出的技术方案，使用网关冗余和通道冗余的双重冗余设置来保证控制器局域网络的整体运行可靠性，同时，在进行通道冗余的使用逻辑设置时，不仅能够实现主信道和备用信道的切换，还允许在双信道均存在接收故障节点的情况下同时使用双信道进行数据通信，实现了冗余节点和非冗余节点的混合挂载。本申请提出的技术方案能够在CAN总线、RS485总线等多种总线拓扑结构中实现，无需处理器对于大量网关转发数据进行节点状态判断处理，占用资源少，可修改性和灵活性强，具有可推广价值。具有可推广价值。具有可推广价值。

【技术实现步骤摘要】
基于CAN网关的冗余实现系统、电子设备和计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及数据通信以及工业自动化
，具体地，公开了一种基于CAN网关的冗余实现系统、电子设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，工业自动化领域的技术水平也在不断提升，在工业制造、日用日化、航空航天航海等诸多领域都取得了广泛的应用。其中，在车辆自动化以及船舶自动化领域等对通信可靠性和可用性有着较高的要求的应用领域中，CAN总线作为一种现场总线，其抗干扰能力得到广泛的使用验证，具有可推广价值。然而，在船舶航行等特殊场景下，由于存在工作环境恶劣以及单位区域安装密度较大的实际情况，CAN总线自身易受损坏，若是将CAN总线建立在单一信道上，其可靠性就相对显得较为脆弱，当CAN总线发生故障时容易造成控制系统的整体失效，存在对应的安全隐患。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种基于CAN网关的冗余实现系统、电子设备及计算机可读存储介质。
[0004]在本申请的第一方面提供了一种基于CAN网关的冗余实现系统，该种冗余实现系统应用于包含若干节点的控制器局域网络中，具体包括：中央处理单元；第一CAN网关，通过第一信道与全体节点通信连接，并通过第一信道读取各个节点对应的节点状态以及将节点状态上传至中央处理单元；第二CAN网关，通过第二信道与全体节点通信连接，并通过第二信道读取节点状态以及将节点状态上传至中央处理单元；第一信道和第二信道相互冗余；当中央处理单元向任意一个节点发送单播报文时在中央处理单元与第一CAN网关握手验证正常的情况下，通过第一CAN网关发送单播报文；在中央处理单元与第一CAN网关握手验证不正常且与第二CAN网关握手验证正常的情况下，通过第二CAN网关发送单播报文；当中央处理单元向全部节点发送广播报文时，中央处理单元根据节点状态对第一信道和第二信道的通路正常性进行判断；在第一信道处于通路正常状态的情况下，使用第一信道进行广播报文的发送；在第一信道处于通路不正常状态且第二信道处于通路正常状态的情况下，使用第二信道进行广播报文的发送；在第一信道和第二信道均处于通路不正常状态的情况下，同时使用第一信道和第二信道进行广播报文的发送。
[0005]在上述第一方面的一种可能的实现中，中央处理单元在第一CAN网关握手情况不正常且第二CAN网关握手情况不正常的情况下，判断节点出现接收故障并上报接收故障。
[0006]在上述第一方面的一种可能的实现中，中央处理单元在第一CAN网关握手情况正常且第二CAN网关握手情况正常的情况下，优先选择通过第一CAN网关向节点发送单播报文。
[0007]在上述第一方面的一种可能的实现中，中央处理单元在第一信道和第二信道均处于通路正常状态的情况下，优先选择使用第一信道进行广播报文的发送。
[0008]在上述第一方面的一种可能的实现中，中央处理单元还包括切换子单元，切换子单元于第一信道和第二信道中选择一条信道作为传输主信道：于初始状态下，设定第一信道为传输主信道。
[0009]在上述第一方面的一种可能的实现中，当中央处理单元向任意一个节点发送单播报文时，切换子单元优先选择传输主信道进行单播报文的传输握手验证：在传输主信道通过传输握手验证的情况下，中央处理单元通过传输主信道进行单播报文的发送；在传输主信道未通过传输握手验证的情况下，切换子单元选择另一信道进行传输握手验证；在另一信道通过传输握手验证的情况下，切换子单元将另一信道切换为更新的传输主信道，中央处理单元通过传输主信道进行单播报文的发送。
[0010]在上述第一方面的一种可能的实现中，当中央处理单元向全部节点发送广播报文时，切换子单元优先选择传输主信道以判断传输主信道上的节点是否均处于正常在线状态：在传输主信道上的节点均处于正常在线状态的情况下，中央处理单元通过传输主信道进行广播报文的发送；在传输主信道上的节点未均处于正常在线状态的情况下，切换子单元选择另一信道进行节点在线状态验证；在另一信道上的节点均处于正常在线状态的情况下，切换子单元将另一信道切换为更新的传输主信道，中央处理单元通过传输主信道进行广播报文的发送；在另一信道上的节点未均处于正常在线状态的情况下，中央处理单元同时通过第一信道和第二信道进行广播报文的发送。
[0011]在上述第一方面的一种可能的实现中，节点根据预设周期定时通过第一CAN网关和第二CAN网关向中央处理单元反馈自身状态；以及节点在接收单播报文和/或广播报文的情况下，通过第一CAN网关和第二CAN网关向中央处理单元反馈响应信息。
[0012]本申请的第二方面提供了一种电子设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现前述第一方面所提供的基于CAN网关的冗余实现系统。
[0013]本申请的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，该种计算机可读存储介质上存储有计算机程序，在计算机程序被处理器执行时实现前述第一方面所提供的基于CAN网
关的冗余实现系统。
[0014]与现有技术相比，本申请具有如下的有益效果：通过本申请提出的技术方案，使用网关冗余和通道冗余的双重冗余设置来保证控制器局域网络的整体运行可靠性，同时，在进行通道冗余的使用逻辑设置时，不仅能够实现主信道和备用信道的切换，还允许在双信道均存在接收故障节点的情况下同时使用双信道进行数据通信，实现了冗余节点和非冗余节点的混合挂载。本申请提出的技术方案能够在CAN总线、RS485总线等多种总线拓扑结构中实现，无需处理器对于大量网关转发数据进行节点状态判断处理，占用资源少，可修改性和灵活性强，具有可推广价值。
附图说明
[0015]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1根据本申请实施例，示出了一种基于CAN网关的冗余实现系统的结构示意图；图2根据本申请实施例，示出了一种单播报文的冗余实现流程示意图；图3根据本申请实施例，示出了一种广播报文的冗余实现流程示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0017]在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少区域地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
[0018]针对现有技术中存在的建立预单一信道的CAN总线系统稳定性不佳的问题，在本申请的一些实施例中，提出了一种应用于CAN总线系统的主备冗余机制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN网关的冗余实现系统，其特征在于，应用于包含若干节点的控制器局域网络中，包括：中央处理单元；第一CAN网关，通过第一信道与全体所述节点通信连接，并读取各个所述节点对应的节点状态以及将所述节点状态上传至所述中央处理单元；第二CAN网关，通过第二信道与全体所述节点通信连接，并读取所述节点状态以及将所述节点状态上传至所述中央处理单元；所述第一信道和所述第二信道相互冗余；当所述中央处理单元向任意一个所述节点发送单播报文时，在所述中央处理单元与所述第一CAN网关握手验证正常的情况下，通过所述第一CAN网关发送所述单播报文；在所述中央处理单元与所述第一CAN网关握手验证不正常且与所述第二CAN网关握手验证正常的情况下，通过所述第二CAN网关发送所述单播报文；当所述中央处理单元向全部所述节点发送广播报文时，所述中央处理单元根据所述节点状态对所述第一信道和所述第二信道的通路正常性进行判断；在所述第一信道处于通路正常状态的情况下，使用所述第一信道进行所述广播报文的发送；在所述第一信道处于通路不正常状态且所述第二信道处于通路正常状态的情况下，使用所述第二信道进行所述广播报文的发送；在所述第一信道和所述第二信道均处于通路不正常状态的情况下，同时使用所述第一信道和所述第二信道进行所述广播报文的发送。2.如权利要求1所述的基于CAN网关的冗余实现系统，其特征在于，所述中央处理单元在所述第一CAN网关握手情况不正常且所述第二CAN网关握手情况不正常的情况下，判断所述节点出现接收故障并上报所述接收故障。3.如权利要求1所述的基于CAN网关的冗余实现系统，其特征在于，所述中央处理单元在所述第一CAN网关握手情况正常且所述第二CAN网关握手情况正常的情况下，优先选择通过所述第一CAN网关向所述节点发送所述单播报文。4.如权利要求1所述的基于CAN网关的冗余实现系统，其特征在于，所述中央处理单元在所述第一信道和所述第二信道均处于通路正常状态的情况下，优先选择使用所述第一信道进行所述广播报文的发送。5.如权利要求1所述的基于CAN网关的冗余实现系统，其特征在于，所述中央处理单元还包括切换子单元，所述切换子单元于所述第一信道和所述第二信道中选择一条信道作为传输主信道：于初始状态下，设定所述第一信道为所述传输主信...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱豫平，许欣炎，孙昊，梅帆，严成玲，李俭，
申请(专利权)人：浙江中控研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：