[发明专利]双冗余CAN总线控制器及其报文处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在分布式控制网络中对总线可靠度要求比较高的总线控制器，特别是一种具有双冗余结构设计的CAN总线控制器。同时，还涉及基于该双冗余CAN总线控制器所设计的对报文的处理方法，属于通信技术领域。

背景技术

总线作为分布式伺服控制系统的“经脉”，担负各子系统之间的数据交换和指令传输，是分布式控制系统的重要组成部分，它的性能好坏直接决定了整个分布式控制系统的性能。CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线是德国Bosch公司从80年代初为解决现代汽车中的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，检错能力非常强。由于其采用了许多新技术及独特的设计，它不仅在汽车控制系统、医疗仪器和船舶运输等方面有广泛应用，同样也在伺服控制领域同样有出色的表现。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。

虽然CAN总线已经具有了较高的可靠性，但它的可靠性是建立在单一的CAN总线回路中的，一旦该路总线上的任何部位出现瞬时或永久性的故障，都会造成一段时间内分布式控制网络的通信故障。目前已经有很多机构对基于CAN的双冗余多总线网络作了研究，并提出了很多相应的容错策略。但这些冗余的CAN结构，均采用分立器件搭建而成，这种设计的结果是一个以功能集成电路为基础，器件分布式的应用电子系统结构，设计结果能否满足设计要求不仅取决于电路芯片的技术参数，而且与整个系统PCB板图的电磁兼容特性有关，同时还必须考虑分布式系统对电路固件特性的影响，这就给设计带来了极大的难度，和不确定性。

发明内容

本发明的发明目的在于解决现有技术中由分立器件构成CAN总线通信系统中存在的不足，提供一种可以达到单片设计目的的双冗余CAN总线控制器，以达到了减少系统体积和功耗，提高系统可靠性的目的。

本发明的发明目的还在于提供一种适合于上述双冗余CAN总线控制器的报文处理方法。

本发明的发明目的是通过下述技术方案予以实现的：

双冗余CAN总线控制器，设置于双总线结构CAN总线上，其特征在于：包括两个CAN总线控制器模块、两个CAN总线收发模块、两个初始化模块、一个协议处理模块、一个总线接收缓存器、一个中断处理单元、一个驱动器切换控制单元、一个总线控制器初始化寄存器、一个FIFO缓存器、逻辑接口和节点处理器；

所述两个CAN总线控制器模块分别为CAN总线控制器模块A和CAN总线控制器模块B；所述两个CAN总线收发模块、两个初始化模块分别与CAN总线控制器模块A和CAN总线控制器模块B相对应；所述两个CAN总线控制器模块通过所述驱动器切换控制单元分别与两条CAN总线相连；所述初始化模块与所述总线控制器初始化寄存器相连，对所对应的CAN总线控制器模块进行初始化；所述协议处理模块与FIFO缓存器相连；所述FIFO缓存器通过逻辑接口与所述节点处理器连接；所述中断处理单元根据CAN总线控制器模块的控制命令对CAN总线收发模块发出相应的中断控制信号；所述CAN总线收发模块一路与协议处理模块直接相连，另一路通过总线接收缓存器与协议处理模块相连。

所述CAN总线收发模块包括：总线接收模块、总线发送模块、CAN发送缓存器；

所述总线接收模块、总线发送模块与所对应的CAN总线控制器模块相连；总线发送模块通过对应的CAN发送缓存器与所述协处理器相连；所述总线接收模块则通过所述总线接收缓存器与协议处理器相连；所述中断处理单元发出的中断控制信号发送至所述总线接收模块或总线发送模块。

所述驱动器切换控制单元中包括两个总线驱动器，分别对应所述两个CAN控制器模块。

所述驱动器切换控制单元中的两个总线驱动器在所述协议处理模块的控制下可切换所对应的CAN控制器模块。

双冗余CAN总线控制器的报文接收方法，其特征在于：

a1)从两个CAN控制器模块接收到的报文，放入总线接收缓存器；

a2)当总线接收缓存器中存有报文，协议处理模块根据报文帧类型做出相应的处理；

a3i)对于监控帧和无编号帧，协议处理模块解析后，生成应答报文送入CAN发送缓冲器；

a3ii)对于信息帧，协议处理模块经过处理存入FIFO缓存器中，等待节点处理器读取，同时由逻辑接口给出中断；