[发明专利]一种高速、实时和冗余可靠通信的方法、设备和通信系统

权利要求书

1.一种高速、实时和冗余可靠通信的方法、设备和通信系统，其特征在于：主控单元（1）与各从控单元如从控单元（2）之间交互数据基于同步串行总线技术如SPI、I2C等，时钟和数据交互物理通道采用LVDS或M-LVDS技术，构建点对点差分交互通道，或构建多个点对点差分交互通道实现一主多从的通信系统，或通过片选实现分时复用的一主多从的通信系统。

2.根据权利要求1所述通信技术及介质（3），采用简单成熟同步串行通信技术如SPI、I2C等，摆脱实时总线技术限制，提高数据包组包的灵活性，方便实现HDLC、SDLC和自定义等帧格式及大小。

3.根据权利要求1所述通信技术及介质（3），时钟和数据交互通道采用LVDS或M-LVDS技术转成差分信号传输数据，提高数据传输距离、通信可靠性和传输速率，片选可不采用差分传输，降低传输线数量和成本，若需要驱动多个设备，或通信距离远，可采用M-LVDS技术。

4.根据权利要求1所述主控单元（1）和从控单元（2），采用芯片自带的同步串行接口，可作为通信要求不高、从设备数量不多的主设备应用，可作为从设备应用；采用FPGA或ASIC芯片实现同步串行总线，利用FPGA的并行资源和丰富的I/O引脚可提供更多串行总线接口、更高的通信速率、更好的实时性，利用FPGA实现物理层多种通信编码方式，如曼彻斯特编码，进一步提高通信可靠性，作为多从设备通信应用的主设备通信和高速实时的从设备。

5.根据权利要求1所述构建点对点的差分通信，满足芯片间、板间和设备间远距离、高速实时可靠通信，支持自定义通信协议和数据帧格式及大小，降低通信协议开发难度，每帧数据包大小灵活可配置，适应高速、大容量、远距离实时传输需求。

6.根据权利要求1所述构建差分交互通道实现一主多从的通信方法，即主设备与多个从设备间各有一个独立同步串行通信通道，主设备管理整个网络，主设备与各从设备可以为周期内分时通信，或周期内同时交互数据，保证了系统内通信高速、实时和可靠性。

7.根据权利要求1所述构建通过片选实现分时复用的一主多从的通信方法，主从通信设备共用一组时钟和数据传输通道，在通信周期内，主设备通过使能各从设备片选信号进行周期通信内通信时间槽的划分，主设备与各从设备按照各自时间槽进行交互数据，同样保证了系统内通信高速、实时和可靠性。

8.根据权利要求1所述主机通信隔离模块（12）和从机通信隔离模块（22），控制系统与通信系统之间电气隔离，通信信号通过光隔离或磁隔离，通信电源采用隔离电源供电，提高系统稳定可靠。

9.根据权利要求1所述冗余，单套系统冗余可以通过增加冗余通信通道提高可靠可用性；对于冗余热备系统，即可以在每套系统通过增加冗余通道，也可以增加各主设备与不同系从设备间的通信通道，实现系间主设备与从设备冗余，提高可靠可用性。