一种单CAN控制器热冗余CAN总线系统，涉及CAN总线领域，包括两条总线和多个CAN节点电路，每个CAN节点电路同时连接两条总线，每个CAN节点电路包括微处理器、故障处理单元、CAN控制器、接收仲裁选择单元、第一隔离收发单元和第二隔离收发单元，第一隔离收发单元和第二隔离收发单元将由总线接收的数据发送至接收仲裁选择单元，接收仲裁选择单元将数据传送至CAN控制器，CAN控制器将数据传入微处理器，故障处理单元接收来自接收仲裁选择单元和微处理器的数据，并分别发送使能控制信号到第一隔离收发单元、第二隔离收发单元。本发明专利技术操作简单，收发数据可靠性高，硬件成本低，大大简化开发冗余总线的难度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及CAN (Controller Area Network,控制器局域网)总线领域,具体来讲是一种单CAN控制器热冗余CAN总线系统及其实现方法。
技术介绍
CAN总线作为一种具有国际标准的现场总线，已广泛应用于汽车工业、机械工业、农用机械、纺织机械、机器人、数控机床、医疗器械、家用电器及传感器等领域。CAN总线有如下特点(1) CAN总线是多主工作方式，总线上任一节点均可在任意时刻主动向总线上其它节点发送数据，不分主从；⑵CAN总线采用非破坏总线仲裁技术，报文标识符越小其优先级越高，优先级高的的报文优先发送，优先级低的主动退出总线等总线空闲再重新发送；⑶CAN节点通过对报文标识符滤波即可实现点对点、点对多及广播等方式来收发数据。虽 开、短路或因为电磁干扰而出现短暂通讯中断等故障还是时有发生。为了提高总线通讯系统可靠性，很多控制场所采用了冗余CAN总线即敷设两条独立的CAN总线，通过不同的物理位置布线来避免同时发生这些故障。一个完整的CAN总线节点电路至少包括一个总线收发器、一个总线控制器和一个微处理器。因而，实现冗余的CAN总线一般有3种方式I)总线收发器、总线控制器和微处理器全都冗余，即都配置两个。这种方式相当于把每个CAN总线节点完整复制一遍，硬件成本太高，一般不考虑。2)总线收发器和总线控制器冗余，微处理器只配置一个。这种实现方法目前较多，但是，由于要多配置总线控制器，硬件成本较高；软件编制复杂，需要配置2套完整的CAN总线通讯相关变量，对存储容量较小的微处理器是个很大的开销。特别是两条总线同时收到数据时，如何对数据进行合并处理相当麻烦。因此，有的冗余方案就折衷处理采用冷冗余，即只让其中一条总线工作，当该总线出现故障时再切换到另一总线。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种单CAN控制器热冗余CAN总线系统及其实现方法，其操作简单，收发数据可靠性高，硬件成本低，大大简化开发冗余总线的难度。为达到以上目的，本专利技术一种单CAN控制器热冗余CAN总线系统，包括两条总线和多个CAN节点电路，每个CAN节点电路同时连接两条总线，每个CAN节点电路包括微处理器、故障处理单元、CAN控制器、接收仲裁选择单元、第一隔离收发单元和第二隔离收发单元，第一隔离收发单元和第二隔离收发单元分别连接一条总线，第一隔离收发单元和第二隔离收发单元共同连接至接收仲裁选择单元，接收仲裁选择单元连接CAN控制器，CAN控制器外设连接至微处理器或内容置于微处理器，同时分别连接第一隔离收发单元和第二隔离收发单元，微处理器还连接故障处理单元，故障处理单元分别连接接收仲裁选择单元、第一隔离收发单元和第二隔离收发单元；第一隔离收发单元和第二隔离收发单元将由总线接收的数据发送至接收仲裁选择单元，接收仲裁选择单元将数据传送至CAN控制器，CAN控制器将数据传入微处理器，故障处理单元接收来自接收仲裁选择单元和微处理器的数据，并分别发送使能控制信号到第一隔离收发单元、第二隔离收发单元。在上述技术方案的基础上，所述接收仲裁选择单元包括第一单稳多谐振荡器和第二单稳多谐振荡器，二者分别连接第一隔离收发单元和第二隔离收发单元，并接收其数据，且二者共同连接一个RS触发器，RS触发器分别连接第一与非门和第二与非门，第一与非门接有一个第一反相器；第二与非门接有一个第二反相器，第一反相器和第二反相器共同连接一个或门。在上述技术方案的基础上，所述或门连接CAN控制器，第一与非门和第二与非门均连接故障处理器，并接收来自故障处理器的使能控制信号。在上述技术方案的基础上，所述第一单稳多谐振荡器数据通过RS触发器送入第二与非门，第二单稳多谐振荡器数据通过RS触发器送入第一与非门。·在上述技术方案的基础上，所述第一隔离收发单元包括相互连接的第一隔离器件和第一 CAN收发器，第二隔离收发单元包括相互连接的第二隔离器件和第二 CAN收发器，所述第一 CAN收发器和第二 CAN收发器分别与其对应的总线连接。在上述技术方案的基础上，所述第一隔离器件分别连接第一单稳多谐振荡器、第一与非门，且将数据送入第一单稳多谐振荡器和第一与非门；第一隔离器件还分别连接CAN控制器和故障处理单元，并接收来自CAN控制器和故障处理单元的数据。在上述技术方案的基础上，所述第二隔离器件分别连接第二单稳多谐振荡器、第二与非门，且将数据送入第二单稳多谐振荡器和第二与非门；第二隔离器件还分别连接CAN控制器和故障处理单元，并接收来自CAN控制器和故障处理单元的数据。在上述技术方案的基础上，所述第一隔离收发单元和第二隔离收发单元相同。本专利技术还设计一种基于权利要求I中单CAN控制器热冗余CAN总线系统的实现方法，数据发送方面，微处理器通过控制器同时将数据发送至第一隔离收发单元和第二隔离收发单元，第一隔离收发单元和第二隔离收发单元将数据同时发送至对应总线，同时屏蔽其中一条总线的返回信号，若数据发送完成后无错误产生，则在下次数据发送时按照上述方式屏蔽另一条总线的返回信号，以后每次数据发送循环屏蔽，且数据发送后立即恢复两条总线的数据接收；数据接收方面，接收仲裁选择单元通过第一隔离收发单元和第二隔离收发单元分别接收两条总线额数据，并根据数据的先后到达的次序，将先到达的数据传入微处理器，而后接收的数据被屏蔽。在上述技术方案的基础上，所述数据发送方面，若数据发送完成后有错误产生，则标记相应的一条总线有错误，下次数据发送时，通过微处理器连接的故障处理单元，控制关闭与该条总线相连的隔尚收发单兀。本专利技术的有益效果在于I.每个CAN节点电路只有一个CAN控制器、双隔离收发单元和双总线的冗余体系结构，保证了整个通讯系统的可靠性和容错能力，降低了硬件成本，简化了开发者的软件设计。2.数据接收时，接受仲裁选择单元选择先到达的数据作为本次通讯数据，对外发送时则把数据同时发送到两条总线上；两条总线同时处于工作状态，是真正的热冗余。3.当任意一条总线出现被动或主动错误时，出现故障的总线被自动屏蔽，正常总线一直工作，不存在切换时间，不影响另一总线数据的接收和发送。附图说明图I为本专利技术实施例单CAN控制器热冗余CAN总线系统示意图；图2为图I中每个CAN节点电路的系统示意图；图3为图2的详细系统示意图；图4为图2中隔离收发单元的电路原理图； 图5为图2中CAN控制器数据处理流程图。附图标记微处理器I，故障处理单元2，CAN控制器3，接收仲裁选择单元4，第一单稳多谐振荡器41,第二但闻多谐振荡器42, RS触发器43,第一与非门44,第二与非门45,第一反相器46，第二反相器47，或门48，第一隔离收发单元5，第一隔离器件51，第一 CAN收发器52，第二隔离收发单元6，第二隔离器件61，第二 CAN收发器62，第一总线10，第二总线20。具体实施例方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图I所示，本专利技术单CAN控制器热冗余CAN总线系统包括两条总线和多个CAN节点电路，每个CAN节点电路同时连接两条总线，为了方便叙述，将总线记为第一总线10和第二总线20。如图2所示，为每个CAN节点电路的系统示意图，其包括一个微处理器I、一个故障处理单元2、一个CAN控制器3、一个接收仲裁选择单元4、以及一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单CAN控制器热冗余CAN总线系统，包括两条总线和多个CAN节点电路，每个CAN节点电路同时连接两条总线，其特征在于：每个CAN节点电路包括微处理器、故障处理单元、CAN控制器、接收仲裁选择单元、第一隔离收发单元和第二隔离收发单元，第一隔离收发单元和第二隔离收发单元分别连接一条总线，第一隔离收发单元和第二隔离收发单元共同连接至接收仲裁选择单元，接收仲裁选择单元连接CAN控制器，CAN控制器外设连接至微处理器或内容置于微处理器，同时分别连接第一隔离收发单元和第二隔离收发单元，微处理器还连接故障处理单元，故障处理单元分别连接接收仲裁选择单元、第一隔离收发单元和第二隔离收发单元；第一隔离收发单元和第二隔离收发单元将由总线接收的数据发送至接收仲裁选择单元，接收仲裁选择单元将数据传送至CAN控制器，CAN控制器将数据传入微处理器，故障处理单元接收来自接收仲裁选择单元和微处理器的数据，并分别发送使能控制信号到第一隔离收发单元、第二隔离收发单元。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓辉，江炜，孙玉平，孙建华，汪伟，徐斌，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：
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