[发明专利]一种用于安全计算机的CAN总线通信方法

说明书

本发明涉及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，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。与现有技术相比，本发明能够保证安全数据与非安全通信数据在不同SIL等级板卡上实现，并实现安全计算机与I/O板卡的CAN总线安全通信。

技术领域

本发明涉及一种CAN总线通信方法，尤其是涉及一种用于安全计算机的CAN总线通信方法。

背景技术

安全计算机作为轨道交通安全的核心设备，列控系统中众多安全相关子系统如计算机联锁系统CBI、列车自动防护系统ATP、区域控制器ZC及列车自动驾驶系统ATO都需要运行在其之上。安全计算机平台采用故障导向安全的机制负责整个系统的运行安全，通常是采用二乘二取二的安全架构，由两系构成热备冗余结构，其中一系为主系，另一系为备系，每系由两块逻辑运算板MPU进行二取二数据比较，生成的安全数据由通信板MCU负责对外输出；其中MPU可以达到SIL4安全等级，而MCU则是按照SIL0安全等级设计。

安全计算机内部MPU与MPU，MPU与MCU之间需要采用具有低功耗、高速率和高抗噪性的高速总线通信(如MLVDS)；而MCU与外设I/O板卡之间传输距离较远，对实时性和可靠性要求较高，通常采用CAN总线来实现通信。驱动安全数据的生成与采集安全数据的校验、接收需要在SIL4的MPU上进行，而CAN总线的通信是由MCU与I/O板卡实现的。

因此如何来保证安全数据与非安全通信数据在不同SIL等级板卡上实现安全通信，成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于安全计算机的CAN总线通信方法，该方法能够保证安全数据与非安全通信数据在不同SIL等级板卡上实现，并实现安全计算机与I/O板卡的CAN总线安全通信。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

根据本发明的一个方面，提供了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，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。

作为优选的技术方案，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；