[发明专利]一种双冗余高速总线的激光设备通信系统

说明书

本发明公开了一种双冗余高速总线的激光设备通信系统，涉及设备通信配置领域，该系统包括总线冗余系统和以太网冗余系统，所述总线冗余系统包括2条CAN总线，所述激光设备的每个数据传输高实时性要求的子系统均与2条CAN总线相连，所述激光设备的每个数据传输高实时性要求的子系统在进行数据收发时，向每条CAN总线均进行收发数据操作；所述以太网冗余系统包括2个以太网，所述激光设备的每个子系统均与2个以太网相连，所述激光设备的每个子系统在进行数据发送时，向每个以太网均进行收发数据操作。本发明能够加强各分系统间数据交互过程中可靠性与安全性的需求，有效满足激光设备对通信设备的要求。

技术领域

本发明涉及设备通信配置领域，具体涉及一种双冗余高速总线的激光设备通信系统。

背景技术

激光设备具备快速灵活、精确打击和抗电磁干扰等优越性，激光设备作为定向性瞄准设备，在使用时需要做到准确识别、快速捕捉，这就需要大量实时安全可靠的图像、数据等信息驱动，从而对激光设备通信系统提出了相当高的要求。目前，在激光设备通信系统的工程实践中常用的总线技术主要包括：RS485/422总线技术、CAN(Controller AreaNetwork，控制器局域网络)总线技术、以太网总线技术、1553B等。

RS485/422总线是为了解决RS232串口通信距离短、只能支持点对点通信等缺点而产生的，RS485/422总线接口规范之规定了物理层的接口电气特性：两线、半双工、多点通信的标准，没有规定任何通信协议。基于RS485/422网络通信协议可以是自己定义的，最主要是支持一主多从通信结构，支持点对多点通信，广泛应用于控制领域。RS485/422优缺点主要有：总线最大可以支持10Mbps传输速率(传输距离12m)，最大通信距离为1200m(110Kbps通信速率)，接口芯片便宜，支持厂家众多，实现简单方便，布线简单，支持点对多点通信模式。但是由于其采用主机轮询，下位机应答的通信方式来解决数据冲突问题，相对来说，实时性不强，总线利用率较低，特别是当整个网络通信节点众多的情况下，实时性问题难以得到保障。某个节点出现错误，有可能导致整个网络通信瘫痪。采用差分平衡电路传输，具备将强的抗干扰能力，但是在外界具有强烈干扰的情况下，也是会出现较大的通信失败的几率。RS485/422总线一般在通信数据量不大，实时性要求不是十分严格，各个节点权限平等的系统中使用。

CAN总线又称控制局域网，由于该总线技术在实时性、可靠性和灵活性上具有较好的技术优势而得到了广泛的应用。CAN总线节点部分主从，通信方式灵活，各个节点信息分为不同的优先级来仲裁总线解决数据冲突问题，优先级最高的节点至少可以在134微秒内得到传输，采用非破坏性总线仲裁技术，可以在网络负载较重的情况下也不会崩溃，所以CAN总线的实时性非常好。CAN总线采用短帧结构，使得其传输时间短，受干扰概率低，自带校验检错功能，使得其可靠性有相当的保证。CAN总线能够在节点错误严重的情况下自动关闭，保证不影响整个总线的正常运行。CAN总线的优缺点主要有：CAN总线不分主从，采用优先级方式仲裁总线，CAN总线传输速率与传输距离成反比，传输速率最高可达1Mbps(通信距离小于40m)，传输距离最远可达10km(通信速率为5Kbps)，其在100kbps的通信速率下其通信距离为600m左右。CAN总线在处理突发数据多单数据量不大且实时性可靠性要求高的系统中受到广泛的应用。

以太网总线技术采用CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with/Collision Detecti，载波侦听多路访问/冲突检测)机制解决数据冲突问题，在网络节点较多、网络负载较重的情况下，其实时性难以得到保证。随着快速以太网技术的发展，以太网的带宽不断增加，从原先的10M至100M到现在开始普及的千兆以太网，网络交换机的出现和光纤技术在以太网技术中的普及，使得以太网技术的应用越来越普及。以太网技术的优缺点有：以太网具有带宽大，数据通信容量大的优点，能够与互联网进行无缝对接，直接与现有的办公软件以及相关的网络软件直接通信而无需做任何转换，使得现场监控数据能够远程光传输并与信息管理层直接通信，但是以太网技术在数据实时性和可靠性上与现场总线仍然有一定的差距，并且在现场布线以及设备成本上还是远高于现场总线的相关成本。