本發(fā)明屬于醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

CAN是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，由于其良好的性能及獨特的設(shè)計，CAN總線越來越受到人們的重視，由于CAN總線本身的特點，其應用范圍已不再局限于汽車行業(yè)，而向自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展，CAN 即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，屬于工業(yè)現(xiàn)場總線的范疇，現(xiàn)場總線是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)，它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種醫(yī)療設(shè)備總線控制系統(tǒng)的CAN通信協(xié)議，在CAN2.0規(guī)范中規(guī)定，每次收發(fā)最多只能傳送8字節(jié)，這可以滿足大多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工控狀態(tài)和測試數(shù)據(jù)的一般要求；但實際應用中，往往出現(xiàn)傳送多于8字節(jié)的要求，此時通過報文的拆卸和拼接技術(shù)完成了單幀數(shù)據(jù)和多幀數(shù)據(jù)準確快捷的傳輸。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：本醫(yī)療設(shè)備控制系統(tǒng)的CAN通信協(xié)議，其特征在于：解決CAN總線傳輸中傳輸數(shù)據(jù)大小限制的問題，其中傳輸數(shù)據(jù)小于8個字節(jié)采用單幀傳輸，傳輸數(shù)據(jù)大于8個字節(jié)采用多幀傳輸；建立待發(fā)送數(shù)據(jù)的格式化打包和定時循環(huán)掃描發(fā)送機制；實現(xiàn)接收CAN總線數(shù)據(jù)的合理封裝保存方法，使得接收數(shù)據(jù)準確無誤的傳遞給上層；開辟三維空間，在特殊的情況下，每個節(jié)點都可同時容納來自于同一節(jié)點連續(xù)發(fā)送的3包數(shù)據(jù)。

解決CAN總線傳輸中傳輸數(shù)據(jù)大小限制的問題，其中傳輸數(shù)據(jù)小于8個字節(jié)采用單幀傳輸，傳輸數(shù)據(jù)大于8個字節(jié)采用多幀傳輸，DATA0.0在本協(xié)議中作為標志位，用來區(qū)別單幀傳輸和多幀傳輸，當標志位為1時，表示傳送的是多幀數(shù)據(jù)；為0時表明是單幀數(shù)據(jù)。

建立待發(fā)送數(shù)據(jù)的格式化打包和定時循環(huán)掃描發(fā)送機制，主要實現(xiàn)將CPU要發(fā)送的數(shù)據(jù)接過來，并整理為符合應用層協(xié)議規(guī)定的幀格式，將拆卸好的數(shù)據(jù)包（數(shù)據(jù)幀）順序放入循環(huán)隊列中等待發(fā)送，并負責管理和維護發(fā)送循環(huán)隊列的正常運轉(zhuǎn)；在定時器定時中斷中定期對循環(huán)隊列進行掃描，如果發(fā)現(xiàn)隊列中有數(shù)據(jù)等待發(fā)送，則調(diào)用發(fā)送函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線。

當CPU有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，調(diào)用打包函數(shù)，要求給出待發(fā)送數(shù)據(jù)的存放地址；打包函數(shù)按照本協(xié)議規(guī)定的格式將發(fā)送節(jié)點地址、接收節(jié)點地址、信息類型、任務(wù)標識、數(shù)據(jù)標識等參數(shù)整理為CAN數(shù)據(jù)鏈路層ID的格式，將數(shù)據(jù)組裝成符合應用層協(xié)議所規(guī)定的數(shù)據(jù)幀，實現(xiàn)對長度大于7字節(jié)的數(shù)據(jù)的打包處理，按照所填加索引號的順序放到發(fā)送循環(huán)隊列中等待發(fā)送。

實現(xiàn)接收CAN總線數(shù)據(jù)的合理封裝保存方法，使得接收數(shù)據(jù)準確無誤的傳遞給上層，就是CAN數(shù)據(jù)從CAN總線上接收下來，按照數(shù)據(jù)源節(jié)點的地址將其還原為發(fā)送前的格式，準確無誤的傳遞給上層，并負責為上層提供接口函數(shù)，在CPU將數(shù)據(jù)取走以后，清空相應的數(shù)組。

在底層開辟了一個臨時緩沖區(qū)用于暫時存放從CAN總線上接收下的數(shù)據(jù)，臨時緩沖區(qū)采用三維數(shù)組的格式，容量為4*3*64；第一維的容量為4，分別指示發(fā)送節(jié)點的地址；第二維容量為3，作為數(shù)據(jù)的擴展緩存，指示可連續(xù)存放來自于同一節(jié)點的包的數(shù)目；第三維的容量為64，用來存放經(jīng)過整理以后的數(shù)據(jù)。

一般來說，開辟一個二維的空間就可以使協(xié)議周轉(zhuǎn)，但是，在實際系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)CPU還未能將整理完畢的數(shù)據(jù)取走此時又接到來自于同一節(jié)點的新的數(shù)據(jù)，這樣就可能導致新的數(shù)據(jù)覆蓋掉原來的數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)的丟失，為避免這種潛在的危險，因此開辟三維空間，在最壞的情況下，每個節(jié)點都可同時容納來自于同一節(jié)點連續(xù)發(fā)送的3包數(shù)據(jù)，大大降低了數(shù)據(jù)丟失的可能性。

本發(fā)明的有益效果是：簡單、靈活、移植方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的CAN總線拓撲結(jié)構(gòu)圖。

實施方式

參照附圖，本發(fā)明的實施步驟為：

步驟一：根據(jù)CAN總線通信協(xié)議，其各位的含義如下：

FF：0表示為標準格式，1表示為擴展格式；

RTR：0表示為數(shù)據(jù)幀，1表示為遠程幀；

DLC.X：數(shù)據(jù)長度代碼位（0～8）；

ID.X：信息標識符位；

ID.28～ID.26為信息功能標識；

ID.25～ID.21為接收任務(wù)標識；

ID.20～ID.18為接收節(jié)點地址標識；

X：保留位，默認為0，不能對保留位進行寫操作；

DATA0：數(shù)據(jù)場的第一個字節(jié)，本協(xié)議中用來表明數(shù)據(jù)的屬性；

DATA0.7～DATA0.5為發(fā)送節(jié)點地址標識；

DATA0.4～DATA0.1為數(shù)據(jù)功能標識；

DATA0.0 0為擴展位，‘0’ 表明數(shù)據(jù)長度小于8不用擴展，‘1’ 表示數(shù)據(jù)長度大于8需要擴展DATA1作傳遞次數(shù)索引；

DATA1：DATA0.0為0時，傳遞數(shù)據(jù)；DATA0.0為1時，為數(shù)據(jù)傳遞次數(shù)的索引。

步驟二：DATA0.0在本協(xié)議中作為標志位，用來區(qū)別單幀傳輸和多幀傳輸，解決了大于8字節(jié)的字符串的傳輸問題，當標志位為1時，表示傳送的是多幀數(shù)據(jù)；為0時表明是單幀數(shù)據(jù)。這樣克服了CAN 只能傳輸小于等于8字節(jié)數(shù)據(jù)的缺點，實現(xiàn)了大于8字節(jié)的數(shù)據(jù)的傳輸。

步驟三：為了識別多幀傳輸中可能會出現(xiàn)的重幀和丟幀現(xiàn)象，本協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)場第一字節(jié)作為多幀數(shù)據(jù)傳輸次序的索引，按照本協(xié)議制定的格式傳輸數(shù)據(jù)時，單幀最多傳輸7字節(jié)的實際數(shù)據(jù)：當數(shù)據(jù)流長度大于7字節(jié)時，就要分成多幀傳送。

步驟四：發(fā)送主要實現(xiàn)將CPU要發(fā)送的數(shù)據(jù)接過來，并整理為符合應用層協(xié)議規(guī)定的幀格式，將拆卸好的小包（數(shù)據(jù)幀）順序放入循環(huán)隊列中等待發(fā)送，并負責管理和維護發(fā)送循環(huán)隊列的正常運轉(zhuǎn)，在定時器定時中斷中定期對循環(huán)隊列進行掃描，如果發(fā)現(xiàn)隊列中有數(shù)據(jù)等待發(fā)送，則調(diào)用發(fā)送函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線。

步驟五：在底層開辟一個臨時緩沖區(qū)用于暫時存放等待發(fā)送的小包，臨時緩沖區(qū)采用循環(huán)隊列的存儲結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)實行先入先出的管理模式，循環(huán)隊列用來暫時安置CPU即將發(fā)送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)被順序安排在循環(huán)隊列中等待發(fā)送，每增加一幀數(shù)據(jù)，循環(huán)隊列的尾指針加1；每成功發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)，循環(huán)隊列的頭指針減1；當循環(huán)隊列中沒有數(shù)據(jù)時，隊列的狀態(tài)為空，否則指示為不空；若循環(huán)隊列的頭指針和尾指針重合而隊列又處于不空的狀態(tài)，此時隊列為滿的狀態(tài)；當隊列處于滿的狀態(tài)時，禁止向隊列再寫入數(shù)據(jù)，否則容易導致數(shù)據(jù)的覆蓋或丟失；隊列中數(shù)據(jù)遵循先入先出的原則，CPU將數(shù)據(jù)從隊列尾部裝入，向CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)時則從隊列頭部將數(shù)據(jù)讀走，發(fā)送循環(huán)隊列的單位為幀；在發(fā)送機制運轉(zhuǎn)前，首先對發(fā)送循環(huán)隊列初始化，將循環(huán)隊列的頭指針、尾指針賦值為零，將已占用的空間也賦值為零。

CAN發(fā)送機制主要由兩大模塊組成：打小包模塊和幀發(fā)送模塊，當CPU有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，調(diào)用打小包函數(shù)，要求給出待發(fā)送數(shù)據(jù)的存放地址，打小包函數(shù)將會按照本協(xié)議規(guī)定的格式將發(fā)送節(jié)點地址、接收節(jié)點地址、信息類型、任務(wù)標識、數(shù)據(jù)標識等參數(shù)整理為CAN數(shù)據(jù)鏈路層ID的格式，將數(shù)據(jù)組裝成符合應用層協(xié)議所規(guī)定的數(shù)據(jù)幀（小包），實現(xiàn)對長度大于7字節(jié)的數(shù)據(jù)的打小包處理，按照所填加索引號的順序放到發(fā)送循環(huán)隊列中等待發(fā)送。

步驟六：CAN接收數(shù)據(jù)負責將數(shù)據(jù)從CAN總線上接收下來，按照數(shù)據(jù)源節(jié)點的地址將其還原為發(fā)送前的格式，準確無誤的傳遞給上層，并負責為上層提供接口函數(shù)，在CPU將數(shù)據(jù)取走以后，清空相應的數(shù)組。

在底層開辟了一個臨時緩沖區(qū)用于暫時存放從CAN總線上接收下的數(shù)據(jù)，臨時緩沖區(qū)采用三維數(shù)組的格式，容量為4*3*64，第一維的容量為4，分別指示發(fā)送節(jié)點的地址；第二維容量為3，作為數(shù)據(jù)的擴展緩存，指示可連續(xù)存放來自于同一節(jié)點的包的數(shù)目；第三維的容量為64，用來存放經(jīng)過整理以后的數(shù)據(jù)。

一般來說，開辟一個二維的空間就可以使協(xié)議周轉(zhuǎn)，但是，在實際系統(tǒng)中可能會出現(xiàn)CPU還未能將整理完畢的數(shù)據(jù)取走此時又接到來自于同一節(jié)點的新的數(shù)據(jù)，這樣就可能導致新的數(shù)據(jù)覆蓋掉原來的數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)的丟失；為避免這種潛在的危險，因此開辟三維空間，在特殊的情況下，每個節(jié)點都可同時容納來自于同一節(jié)點連續(xù)發(fā)送的3包數(shù)據(jù)，大大降低了數(shù)據(jù)丟失的可能性。