[发明专利]一种智能热备冗余双网卡及热备冗余方法

说明书

技术领域

    本发明涉及通讯网卡领域，具体为一种智能热备冗余双网卡及热备冗余方法。

背景技术

在目前电力行业中，很多电气设备只支持低速串行通讯方式，使用的通信接口一般局限为RS485、RS232和CAN三种，而低速串行通讯方式在实时性、安全性和传输效率方面都存在很大的局限性，正逐渐被以太网通讯方式所替代，数字化变电站概念的提出更是加速了替换的进程，这也是目前电力系统的发展趋势。但对于某些电气设备而言，扩展以太网通讯势必需要更改原先的硬件架构，软件也需要做相应的修改，工作量大，复杂度提高，必然给一个成熟产品带来了很多不确定因素，产品稳定性下降，额外又会增加很多风险成本。另外，某些电气设备虽然支持双网卡，但无法实现智能热备冗余切换，当某个网卡出现链路层故障，无法实时切换到另一个网卡，必须等到上位机检测出通讯故障，再进行切换，延时一般在5s以上，这给电力系统带来很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能热备冗余双网卡及热备冗余方法，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种智能热备冗余双网卡，包括有单片机，其特征在于：单片机的通讯接口分别接入有RS485通讯电路、RS232通讯电路、CAN通讯电路，所述单片机通过RS485通讯电路连接外部电气设备的RS485接口，单片机通过RS232通讯电路连接外部电气设备的RS232接口，单片机通过CAN通讯电路连接外部电气设备的CAN接口，单片机上还接入有两路网络控制电路，每路网络控制电路上分别接入有网口，所述单片机通过网络控制电路、网口与外部以太网络连接，以收发以太网格式报文，实现TCP/UDP/ARP/ICMP四种网络协议处理。

所述的一种智能热备冗余双网卡，其特征在于：单片机上还接入有外置扩展RAM。

一种双网卡热备冗余方法，其特征在于：设两个网络控制电路分别为A、B网络控制电路，A网络控制电路接入的网口为A网口，B网络控制电路接入的网口为B网口；

首先初始化A、B网口的网络参数，使用相同的MAC地址和IP地址，A、B网口都设置为备用状态；

其次通过10ms中断进行网口主备检测：先检测A网口，如果物理层Link状态为UP，则将A网口设置为主用状态，B网口置为备用状态，并通过A网口发送免费ARP报文，以更新交换机MAC端口表；如果A网口物理层Link状态不是UP，则继续检测B网口物理层Link状态，如果为UP状态，则将B网口设置为主用状态，A网口置为备用状态，并从B网口发送免费ARP报文，以更新交换机MAC端口表；

然后通过外部中断接收网络报文：先判断哪个网口发来数据，再判断发来数据的网口状态是否为主用，如果是备用状态，则丢弃收到的报文，如果是主用状态，则进入网络报文处理的下一步流程；

最后通过串行口中断接收串行口数据：接收完数据后先进行TCP/UDP报文封装，再判断网口状态，只从主状态网口发送数据，如果都为备用状态，则丢弃该数据。

本发明优点为：

1、结构简单，体积小巧，可以很方便的嵌入安装在电气设备的机箱内，电气设备的软硬件不需要做任何修改，就可以支持以太网协议，实现以太网通讯。

2、支持双网口的热备冗余切换，对外表现为一个MAC地址和一个IP地址，在某一个网口出现通信故障时，能够在20ms内快速切换到备用网口，TCP/UDP协议层无需重建，直接进行网络数据的正常收发。

附图说明

图1为本发明硬件结构原理框图。

图2为本发明外部典型接线方式示意图。

图3为本发明热备冗余方法流程图。

具体实施方式

一种智能热备冗余双网卡，包括有单片机单片机的通讯接口分别接入有RS485通讯电路、RS232通讯电路、CAN通讯电路，单片机通过RS485通讯电路连接外部电气设备的RS485接口，单片机通过RS232通讯电路连接外部电气设备的RS232接口，单片机通过CAN通讯电路连接外部电气设备的CAN接口，单片机上还接入有两路网络控制电路，每路网络控制电路上分别接入有网口，所述单片机通过网络控制电路、网口与外部以太网络连接，以收发以太网格式报文，实现TCP/UDP/ARP/ICMP四种网络协议处理。单片机上还接入有外置扩展RAM。

一种双网卡热备冗余方法，设两个网络控制电路分别为A、B网络控制电路，A网络控制电路接入的网口为A网口，B网络控制电路接入的网口为B网口；