[发明专利]分布式控制系统链式分时通信方法和存储介质

说明书

本发明涉及一种分布式控制系统链式分时通信方法，该方法包括：将满足预设最先占用总线条件的节点设置为系统的主节点，其余节点设置为从节点；设置各节点的占用总线时间窗口，确定同步周期；主节点执行同步任务：在一同步周期内，主节点发送同步帧指令，在到达主节点的占用总线时间窗口时执行任务；从节点执行同步任务：各从节点在接收到主节点发送的同步帧指令，并到达各自的占用总线时间窗口时执行任务。该方法采用周期任务同步帧进行多CPU同步，保证分布式安全系统任务时间一致，保证系统安全性。本发明还公开了一种用于分布式控制系统链式分时通信的存储介质。

技术领域

本发明属于分布式系统控制技术领域，尤其涉及一种分布式控制系统链式分时通信方法和存储介质。

背景技术

对于列车控制系统普遍采用多任务处理、多CPU单元的分布式设计。但是由于电子元器件的自身缺陷及运行过程中的不确定性因素，因此列车控制系统设计中，一般需要安全设计，即分布式控制系统内的每个节点采用安全计算机设计，节点之间通过通信总线进行通信，通信协议采用安全通信协议。每个节点运行各自的特有的任务，包含逻辑运算或者算法。

实际设计中，为简化系统设计复杂度，系统内各节点通常采用单一任务设计，各节点之间基于CAN/CANFD通信，以有效支持分布式控制的实时性、可靠性、灵活性等要求。但该通信设计方式，存在如下问题：

1)总线通信效率低，丢包率高。当系统内某一节点发出通信请求时，其余节点中的一个或者多个正在使用总线，总线进入仲裁状态，造成总线通信效率低。并且当总线处于仲裁状态，低优先级的节点，得不到占用总线的机会，造成通信丢包。另外如果节点需要发送多帧数据，总线处理仲裁或者忙状态，受限于CAN/CANFD发送缓存容量限制，发送数据容易被覆盖，造成通信丢包。

2)通信功能CPU占用率高。系统内某一节点发出数据通信请求，通信的目标节点此时可能正处在任务处理过程中，无法响应通信请求，造成发出数据请求的节点的CPU一直处于通信状态，无法处理CPU的核心任务。

3)硬件设计复杂，安全系统内各节点需要添加周期同步通道。

因此，有必要对上述分布式系统的通信方式进行改进。

发明内容

本发明提供了一种分布式控制系统链式分时通信方法和存储介质，采用周期任务同步帧进行多CPU同步，可以依据项目需要在一个周期内进行多次同步，保证分布式安全系统任务时间一致，保证系统安全性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种分布式控制系统链式分时通信方法，系统各节点采用分布式设计，基于CAN/CANFD通信，包括：

将满足预设最先占用总线条件的节点设置为系统的主节点，其余节点设置为从节点；

设置各节点的占用总线时间窗口，确定同步周期；

主节点执行同步任务：在一同步周期内，主节点发送同步帧指令，在到达主节点的占用总线时间窗口时执行任务；

从节点执行同步任务：各从节点在接收到主节点发送的同步帧指令，并到达各自的占用总线时间窗口时执行任务。

优选的，根据各节点的初始化启动时间、或各节点负责任务的重要性、或各节点CPU性能设置占用总线条件，将最大初始化启动时间、或负责主任务、或CPU性能最高设置为最先占用总线条件。

优选的，各节点的占用总线时间窗口为发送时间窗口，包括各节点数据发送所需时间与延时时间。

优选的，主节点执行同步任务的方法具体为：

判断是否为第一个同步周期或者是否接收到所有从节点的总线释放标识；

若是，则主节点发送同步帧；

在判断到达主节点的时间发送窗口时，主节点发送任务数据；