【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械现场通信，具体涉及一种工程机械用功能安全现场总线通信方法。
技术介绍
1、现场总线通信是工程机械产品电气控制系统的关键技术之一，总线是电气控制系统中设备间进行通信的通道，总线技术具有协议简单、成本低、安装方便、容错能力强等优点，可以在电气控制系统和外部设备间高速高效地传输大量数据，能够满足电气控制系统对高速高精度的控制要求。随着系统安全性能需求的不断提高，要求电气控制系统及相关设备具有安全功能，实现对人员、设备及环境的保护，减少安全事故的发生，确保工程机械产品的高效、安全地运行。
2、现有的现场总线通信技术在实际应用中受机械现场干扰常常出现数据错误、意外重发、不正确的序列、丢失、不可接受的延时、插入、伪装、寻址等总线通信的多种常见通信错误问题，虽然也采用一些现有技术进行改进，如故障上报和can报文校验对数据帧进行校验，以及利用序列号、时间戳和crc实现功能安全，利用加密和数据完整性校验手段，此外还有部分企业为了解决上述问题采用大量自主研发硬件设备及对应数据一致性校验算法，但是以上现有技术均存在适应性不高、数据帧的校验限制大，安全性能等级计算、总剩余错误率计算等功能安全方面性能依然不高，不具有广泛的推广前景。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种工程机械用功能安全现场总线通信方法，通过本专利技术的通信方法对can总线通信过程进行设计，解决数据错误、意外重发、不正确的序列、丢失、不可接受的延时、插入、伪装、寻址等总线
2、技术方案：第一方面本专利技术提供一种工程机械用功能安全现场总线通信方法，包括：
3、发送方实时获取主机数据帧，组成发送的数据帧；
4、对发送的数据帧进行数据处理，获得数据拆装与重组的发送数据并向接收方发送；
5、接收方实时接收数据并对接收数据进行数据完整性判断，确定无传输错误的接收数据；
6、基于无传输错误的接收数据进行交叉校验，确定数据中的子帧数据是否为安全数据帧；
7、对安全数据帧数据进行发送与接收的时间戳对比，确定有效数据帧并执行。
8、在进一步的实施例中，发送方实时获取主机数据帧，组成发送的数据帧中包括两个完全一致的数据子帧。
9、在进一步的实施例中，对发送的数据帧进行数据处理，获得数据拆装与重组的发送数据的方法包括：
10、根据预设的字节位阈值分别判断数据子帧的数据长度，确定发送模块对数据子帧进行分包处理或发送模块直接发送；发送模块并对数据场部分进行划分，获得拆装的数据子帧；
11、判断分包处理且拆装的数据子帧，确定补全数据包后发送至发送模块或直接发送至发送模块。
12、在进一步的实施例中，根据预设的字节位阈值分别判断数据子帧的数据长度，确定发送模块对数据子帧进行分包处理或发送模块直接发送数据子帧的方法包括：
13、当数据子帧小于或等于字节位阈值下限时，不进行分包处理，发送模块直接发送数据子帧；
14、当数据子帧大于字节位阈值下限且小于或等于上限时进行分包处理，获得分包后的数据包。
15、在进一步的实施例中，发送模块并对数据场部分进行划分，获得拆装的数据子帧包括：
16、对直接发送的数据子帧和分包后的数据包进行数据场的区别划分，其中，直接发送的数据子帧中，数据场包括：序列编号、时间戳、数据区；分包后的数据包，第一个数据包中，数据场分为序列编号、时间戳、crc15；第二个至最后一个数据包中，数据场分为序列编号、数据区；
17、序列编号的区域长度为1bytes，数值范围为0～255，序列编号用于发送数据的分包编号处理，为每个数据包分配一个序列号，连续发送的数据包之间的序列编号为加一关系；
18、时间戳区域记录了数据帧发起的时间，用于数据帧的超时判断。
19、在进一步的实施例中，判断分包处理且拆装的数据子帧，确定补全数据包后发送至发送模块或直接发送至发送模块的方法包括：
20、根据预设字节位判断分包后且拆装的数据子帧的数据包，确定需要补齐的数据包；
21、若分包后的数据包小于预设字节位，则确定需要补齐的数据包，并以ff16补齐数据包的空余字节位，直至最后一个数据包补齐时，发送至发送模块用于向接收方发送；
22、若分包后的数据包大于或等于预设字节位，则无不存在补齐的数据包直接发送至发送模块用于向接收方发送。
23、在进一步的实施例中，发送模块用于向接收方发送的方法包括：
24、接收数据子帧分包处理后的数据包组和直接发送的数据子帧；
25、将接收的数据包组按照序列编号的顺序重新组合成一串，根据时间戳发送至对应的应用模块处理为长数据；并使用can协议产生发送方crc校验码；长数据的数据域存储有crc校验码，用于与长数据同时传输；
26、对接收的数据子帧使用can协议，生成包含发送方crc校验码和数据子帧的发送数据；
27、基于发送数据中两个完全一致的数据子帧，同时发送两个数据完全一致的报文安全因子pdu，用于现场总线的报文发送。
28、在进一步的实施例中，接收方实时接收数据并对接收数据进行数据完整性判断，确定无传输错误的接收数据的方法包括：
29、接收方通过接收模块接收数据后，根据接收数据重新产生一个接收方crc校验码；
30、根据接收方crc校验码对比发送方crc校验码，判断校验值相同是否相同；
31、根据相同的校验值，确定无传输错误的接收数据；
32、其中，判断校验值相同将接收方crc校验码、发送方crc校验码基于crc的残余错误率计算函数，确定校验值相同。
33、在进一步的实施例中，基于无传输错误的接收数据进行交叉校验，确定数据中的子帧数据是否为安全数据帧的方法为：
34、解析无传输错误的接收数据，确定来自两个安全通信通道的报文；
35、分别对两个安全通信通道的报文经过安全检测并进行交叉校验，并确定无出错的数据子帧存在的数据帧为安全数据帧；
36、其中，安全数据帧中地址信息中加入有标识号位置，标识号位置与发送方站点关联用于安全检测，仅目标发送方站点的标识号位置，才会被接收方响应并处理；
37、将两个安全通信通道的报文所关联的参量分别代入交叉冗余计算；
38、对安全数据帧依次进行数据完整性残余错误率计算、真实性残余错误率计算、时效性残余错误率计算、伪装残余错误率计算、总残余错误率计算，验证数据帧是否有无出错的数据子帧存在。
39、在进一步的实施例中，对安全数据帧数据进行发送与接收的时间戳对比，确定有效数据帧的方法包括：
40、根据安全数据帧分别提取出发送数据区内的时间戳和接收数据区内的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，发送方实时获取主机数据帧，组成发送的数据帧中包括两个完全一致的数据子帧。
3.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，对发送的数据帧进行数据处理，获得数据拆装与重组的发送数据的方法包括：
4.根据权利要求3所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，根据预设的字节位阈值分别判断数据子帧的数据长度，确定发送模块对数据子帧进行分包处理或发送模块直接发送数据子帧的方法包括：
5.根据权利要求3所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，送模块并对数据场部分进行划分，获得拆装的数据子帧包括：
6.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，判断分包处理且拆装的数据子帧，确定补全数据包后发送至发送模块或直接发送至发送模块的方法包括：
7.根据权利要求6所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，发送模块用
8.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，接收方实时接收数据并对接收数据进行数据完整性判断，确定无传输错误的接收数据的方法包括：
9.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，基于无传输错误的接收数据进行交叉校验，确定数据中的子帧数据是否为安全数据帧的方法为：
10.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，对安全数据帧数据进行发送与接收的时间戳对比，确定有效数据帧的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，发送方实时获取主机数据帧，组成发送的数据帧中包括两个完全一致的数据子帧。
3.根据权利要求1所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，对发送的数据帧进行数据处理，获得数据拆装与重组的发送数据的方法包括：
4.根据权利要求3所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，根据预设的字节位阈值分别判断数据子帧的数据长度，确定发送模块对数据子帧进行分包处理或发送模块直接发送数据子帧的方法包括：
5.根据权利要求3所述的工程机械用功能安全现场总线通信方法，其特征在于，送模块并对数据场部分进行划分，获得拆装的数据子帧包括：
6.根据权利要求1所述的工...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟贺，冯斌，刘雷，
申请(专利权)人：江苏徐工国重实验室科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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