[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

说明书

本发明涉及一种高速率、高实时性、高可靠性的冗余板间、芯片间和设备间点对点或一主多从的通信方法、设备和通信系统，或背板的通信方法和设备，处理系统与通信采用电气隔离，通过采用成熟简单的同步串行技术如SPI、I2C等，采用LVDS或M‑LVDS技术将单端信号线转成差分线传输，利用多种冗余技术，且不需要总线仲裁和冲突检测等机制，降低通信协议难度、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。并可利用FPGA的并行处理能力和丰富的IO端口，实现或类似实现同步串行技术可提供更多串行总线接口、更高的通信速率、更好的实时性，满足通信高实时性和高速率的可靠传输要求。

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种高速、实时和冗余可靠通信的方法、设备和通信系统，即使用LVDS技术、同步串行通信技术和不同通信结构，构成高速实时可靠板间、芯片间、设备间和背板点对点或一主多从通信的方法、设备和通信系统，以及通信冗余方法、设备和系统。

背景技术

在控制系统中，需要相互通信的对象和交互数据量越来越多，其中一些控制系统对通信实时性和可靠性要求高，因此需要一种通信速率快、实时性强和可靠性高，同时满足一定距离传输要求的通信方法，从而满足控制系统中板间、或芯片间、设备间、或背板高速可靠实时交互数据的需求。

现有的并行数据传输方式传输线多、传输距离短且容易受干扰，并且不适合多点间交互数据，板间通信很少采用，。

现有的单端传输方式串行总线如UART、SPI、I2C等，虽然使用的传输线少，但传输距离短，通信速率不高，使用条件大大受限。

现有的差分串行总线如RS485、RS422等，通信速率低、每帧有效数据量小，不适合大数据量、或高速率的应用。

现有的基于现场总线如CAN、FlexRay、Profibus、实时以太网等，由于技术制约、价格昂贵，且采用总线方式，如果对速率、实时性和安全性要求高，通信协议复杂，软件开发难度大，硬件要求高，容易受制于供应方。

经专利检索，与本发明有一定关系的专利主要有以下专利：

1、申请号为“CN201710019489.0”、申请日为“2017-01-12”、公开号为“CN106776436A ”、公开日为“2017-05-31”、名称为“一种适用于多点互联的高速串行总线结构及其通信方法”、申请人为“烽火通信科技股份有限公司”的中国发明专利，本发明公开了一种适用于多点互联的高速串行总线结构及其通信方法，涉及通信设备的信息交互领域。该总线结构的主站单板与各从站单板之间具有一条时钟传输通道和一条数据传输通道，时钟传输通道和数据传输通道均由M_LVDS总线实现。其中，主站单板利用时钟传输通道提供总线时钟，供各站点单板收发数据；同时负责维护总线，当总线空闲时，授予各从站单板发送权限，让各从站单板发送数据。从站单板用于：在获得发送权限后，通过比较各从站单板地址的高低，区分不同的优先级来竞争总线使用权，进行数据的发送。总线上所有站点采用竞争方式使用总线，具有更高的实时性；采用主站管理总线方式，让每个站点在竞争总线时，可以获得均等机会。

2、申请号为“201810129829.X”、申请日为“2018-02-08”、公开号为“CN108234267A”、公开日为“2017-06-29”、名称为“一种基于M-LVDS实时多主高速总线的通信系统”、申请人为“卡斯柯信号有线公司”的中国发明专利，本发明涉及一种基于M_LVDS实时多主高速总线的通信系统，该通信系统包括：系统A、系统B和M_LVDS总线，所述的系统A和系统B分别包括若干个节点，在所述的系统A或系统B内部的节点之间通过背板和PCB走线互连；在所述的系统A和系统B之间的节点间通过M_LVDS总线互连。现有技术相比，本发明具有高速、实时、隔离、灵活组网等优点。