[发明专利]一种基于CAN总线的低时延端对端通讯方法

权利要求书

1.一种基于CAN总线的低时延端对端通讯方法，其特征在于：包括如下步骤：

将多个间隔层设备与CAN通讯网关通过CAN总线连接；所述的CAN通讯网关与外部设备通过低延时PHY以太网口或5G模组连接；所述的低延时是指微秒级别的延时；

所述间隔层设备与CAN通讯网关之间进行通讯时，采用优先级自动转换或智能调整CAN负载率的方法，使得通讯延时低于5ms；

所述的优先级自动转换方法包括：

首先，装置根据传输数据特性，把功能码ID24～ID28按照优先级先划分1～15共15个优先级；根据功能需求，功能码不同，无论节点的地址高低，优先级最高故障事件数据最先被传输，如果多个设备同时发送故障事件，ID16～ID23是地址码，地址最小的节点最先被传输；

间隔层设备上行数据具备优先级自动转换功能，在CAN总线上低优先级的数据，如果发送4次仍然未被传输，未传输后等待1ms，间隔层设备上行数据把优先级位即ID29最高位，由“1”置“0”后，此间隔层设备上行数据优先最高，在第5次或第6次传输数据时候此数据被传输出去；

所述的智能调整CAN负载率的方法包括：

首先，通讯网关具备负载率统计功能，工程应用布线设计系统时，根据总线平均负载率和极限负载率情况，实时调整总线节点容量，并根据此数据参数调节节点个数，调整后台传输频次措施，保证总线负载率在30%以下；

其次，通讯网关根据负载率情况，自动调节间隔层设备数据传输频次，针对遥测量数据传输，间隔层数据更新在1～2秒之间，如果出现负载率高于预定值时候，通讯网关暂停遥测数据传输，保证数据10秒内传输后台即可；

最后，自动调整遥测数据主动传输突变量门槛，所述突变量门槛是指变动量百分比预设值，间隔层设备遥测量数据传输，根据突变量门槛主动上传，通讯网关会根据负载情况，传输指令，修改间隔层设备自动上传数据传输规则，提高遥测量突变门槛；如果数据波动低于设置门槛情况，通讯网关具备自动核算每个装置传输时间间隔，如果发现间隔层遥测量60秒未传输数据，通讯网关主动向间隔层要一次遥测数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的低时延端对端通讯方法，其特征在于：所述CAN总线负载率的计算方法如下：

通讯网关采用不过滤CAN总线数据，即通讯网关接收所有CAN总线数据，每次接收到一帧数据后，CAN芯片进入中断，进入中断后读取接收数据，CAN接收中断后，计算接收数据长度，1次中断按照156位计算，使用全局变量计算中断次数，使用一个计时器，计算10秒内共中断次数，按照10秒周期计算一次负载率。

3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的低时延端对端通讯方法，其特征在于：CAN总线采用“载波侦听多路访问/冲突检测”的非破坏性总线仲裁技术，当间隔层设备节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发送，优先级高节点不受影响地继续传输数据，节省总线仲裁时间；优先级高数据传输完毕，优先级较低的节点再次主动发送数据；CAN总线上数据传输优先级，根据ID号的决定，总线上ID值越小优先级最高，ID为零，优先级最高，29位全部是1，优先级最低；

通讯网关下行ID码是1～255 ，即间隔层设备地址；

间隔层设备“端对端”互联互通采用ID码是257～511，即间隔层地址+256；间隔层设备上行通讯网关数据ID号均大于1677216，即十六进制0x1000000，并且间隔层数据传输量最大，设置通讯网关下行协议优先级最高，“端对端”传输次之，间隔层上行协议优先级最低；为了保证间隔层上行协议中优先级较低节点能够传输至通讯网关，间隔层根据节点传送次数，会自动改变优先级，确保优先级较低数据被传输，达到所有节点具备“低时延”特性。

4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的低时延端对端通讯方法，其特征在于：使用CAN硬件控制器的掩码模式和标识符列表模式，并且每种模式具备接收缓存区邮箱，接收中断；

标识符列表模式实现通讯网关与设备之间低时延数据转发，通讯网关下达数据命令，仅有一个匹配地址的设备层接收，并进入FIFO 0硬件中断；

掩码模式实现设备与设备之间的“端对端”通讯，257～511,也就是设备地址+256编码方式实现设备与设备之间进行数据接收，接收到数据后，并进入FIFO 1硬件中断。