[发明专利]一种双余度CAN总线的网络控制方法

摘要

本发明提供一种双余度CAN总线的网络控制方法，它有五大步骤：步骤一：系统上电及节点初始化；步骤二：系统初始化检测；步骤三：正常工作及周期检测；步骤四：系统运行中异常处理；步骤五：主备通道切换后处理。该方法充分利用成熟的CAN器件构建双余度总线网络，并通过应用软件进行错误检测及规定不同节点的控制权限，实现分布式监测与集中管理的网络控制策略，同时它提供了详细的CAN总线系统的故障检测方法，对不同的错误进行分类处理，易于编程实现，通用性强。本发明在不改变硬件设计的条件下提高了CAN总线系统的容错能力，充分利用冗余机制保证系统可靠性；它在机电控制领域具有广泛的实用价值和应用前景。

主权项

1、一种双余度CAN总线的网络控制方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：系统上电及节点初始化各节点设备按照相应的操作程序分别上电，并启动上电自检；因CAN总线系统是分布式结构，所以此过程由各节点按照自身要求分别独立完成；对于节点内部CAN控制器的初始化要求是：两路CAN总线以热冗余方式工作，即各两个CAN控制器都处于热备份状态，经初始化后都随时准备接收信息；步骤二：系统初始化检测各节点上电自检完成后，要求全系统进行检测以确认状态，该过程由主控节点的上电检测程序控制完成；主控节点发送检测报文查询各节点的状态，两路CAN总线依次进行，以确定系统连接状态；如果各节点连接均正常，通信无误，则继续执行下一步；否则，主控节点将检测到的异常情况上报，由操作人员进行决策，忽略错误继续执行及排除故障后再进行重启操作；步骤三：正常工作及周期检测初始化检测通过后，系统正常工作开始；在完成相应功能的同时，各节点周期检测CAN总线通信情况，并将检测结果上报给主控节点；为了保证故障检测的完整性，这里对错误进行了分类，即分为主动错误和被动错误，前者是由于节点自身故障引起的，而后者则是由于其他节点故障、通信介质故障使本节点的功能受到影响；主动错误和被动错误中他节点故障均可以通过节点行为来检测，而对于通信介质故障这里通过CAN控制器错误计数进行间接判断，根据错误计数所处范围，CAN2.0协议中规定节点处于下面三种状态之一：错误激活态、忽略错误态、脱离总线态；当错误计数数值大于96时，说明总线被严重干扰，因此这里多规定一种警告态；通过CAN控制器状态异常，可以界定其通信介质故障；步骤四：系统运行中异常处理系统运行过程中如果检测到工作异常，则根据节点的权限及错误类型不同进行分别处理；为了避免对总线系统其他部分的影响，各节点对于自身主动错误要及时进行隔离处理，而对于被动错误，一般节点不进行主动干涉；所有错误要求通过CAN报文汇总到主控节点，由其决定是否进行通道切换、系统降级处理操作，并通过控制报文通知其他节点；步骤五：主备通道切换后处理如果进行了主备CAN通道切换操作，则各节点对原通道复位；主控节点在一个系统周期内可根据各节点通信情况判断当前通道工作是否正常：如果功能正常，则使用当前通道，原通道作为备用通道；如果通信仍有问题，则要求主控节点综合判断两通道的连接情况，根据各节点优先级情况进行系统降级处理；比较方式可以采用基于优先级的比较算法，具体做法是用二进制量分别表示两路CAN通道的连接状态，而将CAN总线网络的所有节点按照功能重要程度从高位到低位排列，每一位表示相应节点、多个功能密切的节点单元组的连接是否正常，正常则置零，非正常则置1；如此比较两个二进制量的大小，按照尽可能保证系统主要功能的要求选择CAN通道。