[发明专利]一种用于安全计算机的CAN总线通信方法

权利要求书

1.一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，所述的安全计算机内部包括逻辑运算板MPU和通信板MCU，其特征在于，所述的通信方法为：

通过安全数据由MPU负责生成与校验，而非安全数据直接由MCU生成，MCU基于CAN总线并采用CANOpen协议实现与I/O板卡的安全通信；

所述的通信方法具体包括以下步骤：

步骤1)MPU每隔固定时间ConfigPeriod负责为每个I/O节点的计算配置数据授权码；MPU通过MLVDS总线将授权码发给MCU，并存在MCU本地；

步骤2)MPU每个周期为每个I/O节点预先生成n包安全数据PDO，其中n＝MPU处理周期/MCU处理周期，主系MPU在每个周期开始时刻向MLVDS总线发送时钟同步帧MPU_TS，用于拉齐所有板卡处理周期；

步骤3)MCU接收MPU_TS来同步本地时钟，在处理N个周期后等待下一包MPU_TS；MCU在每个通信周期开始时刻向CAN总线广播CAN_SYNC和CAN_TS；I/O节点收到CAN_SYNC后更新本地CANOpen时间，将本周期安全数据生成PDO，发送给MCU，收到CAN_TS后会根据该时间重新设置本地CANOpen时间；MCU收到CAN_SYNC从消息队列中取出MPU生成的当前周期PDO，发送向I/O节点，其中CAN_SYNC为同步帧；

步骤4)MCU每周期将收到的I/O节点PDO通过MLVDS总线发送给MPU，MPU在每周期会收到来自单个节点N包PDO，MPU负责对这些PDO进行完整性和时效性校验；

步骤5)MCU负责管理CAN总线上所有通信节点，负责生成CANOpen协议中非安全消息；在每个周期内完成发送和接收CANOpen协议非安全相关消息；

步骤6)I/O节点每隔ConfigPeriod向MCU请求配置数据和配置数据授权码时，MCU通过CAN_TFTP消息，将本地保存的最新配置数据和授权码发给I/O节点，I/O节点收到配置数据后，本地根据配置数据重新计算授权码并跟收到的授权码进行比较，如果一致则使用该配置，否则丢弃；

所述的步骤2)中的PDO由8个字节的安全数据和4个字节校验域组成，其中校验域由安全数据CRC32、NODE_ID、CANOpen安全时间异或得到；

CAN_TS为MPU当前周期CANOpen时间，CAN_TFTP为配置数据消息。

2.根据权利要求1所述的一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，其特征在于，所述的步骤1)中的授权码由节点号NODE_ID、配置数据CRC32和更新计数UPDATE_COUNTER通过异或得到。

3.根据权利要求1所述的一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，其特征在于，所述的CANOpen安全时间为CAN_TS+i×CAN_Period，CAN_TS为MPU当前周期CANOpen时间，i为时间偏移值，i的范围为[0,n-1]，CAN_Period为CANOpen通信周期。

4.根据权利要求3所述的一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，其特征在于，单系内的两块MPU在每个周期处理结束前会对所有PDO、CAN_TS进行一致性比较，比较通过后发送给MCU；备系MPU会同步主系MPU的关键性数据CAN_TS。

5.根据权利要求1所述的一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，其特征在于，所述的步骤3)中的MCU接收来自MPU的PDO和CAN_TS，并存在本地消息队列中。

6.根据权利要求1所述的一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，其特征在于，所述的步骤5)中的非安全消息包括同步帧CAN_SYNC，网管消息CAN_NMT，心跳消息CAN_HB、配置数据消息CAN_TFTP。

7.根据权利要求1所述的一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，其特征在于，所述的步骤2)中的CANOpen通信周期为50ms。