[发明专利]自适应多路串行冗余高速总线

说明书

技术领域

本发明涉及计算机通信技术，具体涉及一种总线设备。

背景技术

在现代军事技术中，武器上的电子设备不断增加，如何将电子设备加以有效的综合使之达到资源和功能的综合已成为武器发展的迫切要求。武器综合电子系统的基础就是采用数据总线结构，利用数据总线使处理机(包括硬件和软件)、信息传输以及控制显示3个分系统为各种任务所共用。从而实现减少武器设备体积和重量，提高武器系统可靠性，降低成本和提高检测精度等的目的。

目前，弹(箭)用总线基本采用普通的422总线，新近得到推广的有1553B总线、CAN总线、现场快速以太网总线和LVDS总线。422总线接口简单，数据传输实时性强，失效率容易控制，是设备间通讯的重要选择。1553B、CAN总线因其较高的可靠性和差错控制而得到广泛使用，除在飞机、船舶、汽车等领域得到广泛应用外，导弹(火箭)产品也已开始应用。

1553B的传输介质有同轴电缆、屏蔽双绞线、光缆等，通过变压器藕合或直接藕合方式把终端藕合到总线上去。这种数据总线的传输速率、传输距离、远程终端数，能较好的满足各类中小型舰艇以及潜艇系统通信的要求，故应用十分普及。

军用车辆及各类战车作为陆军地面武器的作战平台，经常工作在强振动、高噪音、粉尘多，温度变化大的恶劣环境中。因此，其内部电子设备间的数据通信要求通过严格的故障检测，以达到较高的可靠性、残存性和容错能力。在实时性方面，动力系统一体化控制要分别对发动机和变速器进行控制，二者之间的数据通信要求一条消息的最大响应时间一般极短，这样才能实现对发动机和变速器的实时控制，从而提高整个动力系统的综合性能。此外，还有一些对数据通信的特殊要求，如协议简单性、短帧信息传输、信息交换的频繁性、网络负载的稳定性、高安全性和性价比高等。1553B总线具有很高的可靠性和很好的实时性，对于动力传动一体化控制这种数据通信种类多、数据量大、实时性要求较高、网络节点少的系统，1553B总线比现有的绝大多数总线具有更多的性能优势。

LVDS总线与422总线类似，具有接口简单，无附加协议的特点。但更主要的特点是其高传输速率(通常每秒可达几百～几千兆比特范围)。LVDS的引入首要是为了解决其它总线数据传输率低的问题，因为，1553B和CAN虽然具有较高的可靠性，但其传输带宽仅有1Mbps，越来越不能满足弹上日益增多的各类测试信息量的要求。所以人们已经开始寻求下一代高可靠军用总线。

1.2 当前弹用总线存在的问题

当前弹用总线存在以下一些问题，已经不能满足日益发展的要求：

1)1553B、CAN、422等总线都存在带宽过低的问题；

2)CAN、422总线不存在冗余备份，一旦线路发生问题，通讯即告失败；

3)422、LVDS总线无时序约束，更无协议，使用起来最方便，但总线自身无纠错、重发等可靠性保障机制，工作稳定性需要依靠系统进行保障，因此直接应用的话，其稳定性无法满足军用场景的要求；

4)1553B总线为双备份，一条总线发生问题，控制器会自动切换到另一条总线。但该方案中，如果当前总线不出问题，则备用总线就始终处于闲置状态，不能得到充分利用；而且即使是双备份，两条总线仍然可能都发生故障，这时通讯仍然会失败；

5)总线节点容量少。1553B只能挂接32个节点，CAN只能挂接110个节点。对于现在大型火箭设备而言，不可能把所有设备挂在一条总线上，而只能采用总线和支线并用。

可见，现有的总线技术无法同时实现高速率和高可靠性的工作，且总线节点容量有限，不能适应于当前弹(箭)上多个设备的通信要求。

发明内容

本发明提供了一种总线设备，能够同时实现高速率和高可靠性的工作，且总线节点容量更高。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种总线设备，包括用于在两个传输方向上进行数据传输的两个组成结构和连接关系均完全相同的子设备：正向子系统和反向子系统；

所述正向子系统包括：正向输入保存模块、正向发送模块、正向接收保存模块、正向输出模块、正向反馈控制模块和正向指令控制模块；所述反向子系统包括：反向输入保存模块、反向发送模块、反向接收保存模块、反向输出模块、反向反馈控制模块和反向指令控制模块；

所述正向输入保存模块，首先执行正向指令控制模块通知的相关操作，之后，接收反向反馈控制模块发来的反向反馈控制指令，将其按照设定的反馈指令包格式打包后缓存；还接收正向输入数据，将其按照设定的包格式打包后缓存；