一種基于can總線的系統(tǒng)通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，應(yīng)用于可編程電源、負(fù)載等電子設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及多電子設(shè)備串并聯(lián)系統(tǒng)基于CAN總線的通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]CAN為控制區(qū)域網(wǎng)路“Controller Area Network”的縮寫，CAN設(shè)計(jì)具有強(qiáng)壯的抗雜訊干擾能力，最早時(shí)被廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸工具，如汽車上的電腦傳輸媒介，至今已經(jīng)被很多產(chǎn)業(yè)應(yīng)用如工廠自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)。CAN只需要兩條簡(jiǎn)單雙絞線作為傳輸媒介，且于發(fā)送的訊息遭到破壞后可自動(dòng)重發(fā)，另外節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能，不會(huì)因?yàn)槟骋还?jié)點(diǎn)發(fā)生錯(cuò)誤而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。CAN最大數(shù)據(jù)傳輸距離為I公里(50Kbps)，最大數(shù)據(jù)傳輸率IMbps (40m)。
[0003]專利CN101499946A，CAN總線動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的方法:每個(gè)終端設(shè)備具有不同的特征ID，多個(gè)終端設(shè)備通過特征ID競(jìng)爭(zhēng)出總線控制器?？偩€控制器通過定時(shí)發(fā)送心跳報(bào)文，探測(cè)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備數(shù)量、運(yùn)行狀態(tài)信息，并可以實(shí)時(shí)的加入或刪除終端設(shè)備。該方法要求組網(wǎng)的終端設(shè)備具有不同的特征ID (每個(gè)終端設(shè)備唯一的)，并提前確定好，這種動(dòng)態(tài)組網(wǎng)是基于確定的特征ID完成的，針對(duì)終端設(shè)備入網(wǎng)前特征ID不明確或者多臺(tái)相同設(shè)備并機(jī)情況下，則會(huì)產(chǎn)生入網(wǎng)困難或錯(cuò)誤。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，在多個(gè)電子設(shè)備串并機(jī)構(gòu)成的測(cè)試系統(tǒng)中，其主要通信方式有網(wǎng)絡(luò)、串口(485)和CAN，目前通過CAN通信比較普遍，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線協(xié)議，設(shè)備可方便的接入CAN網(wǎng)，CAN網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可使用標(biāo)準(zhǔn)的CAN通信協(xié)議(CAN-OPEN)或特定協(xié)議CAN協(xié)議方便管理總線上的設(shè)備。一般CAN通信時(shí)需要預(yù)先確定各個(gè)電源唯一的ID號(hào)，該唯一的ID號(hào)一般靜態(tài)設(shè)定(如:通過設(shè)置在電源后面板上的撥碼開關(guān)設(shè)定)，這種方式隨著設(shè)備數(shù)量的增加，操作和維護(hù)的工作量將大幅增加，人為的錯(cuò)誤概率也會(huì)增大，靜態(tài)設(shè)定增加附件成本，這些附件的存在增加了人員操作復(fù)雜度，增加了面板上接口布局的難度，同時(shí)也降低了設(shè)備可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于CAN總線的多機(jī)串并聯(lián)系統(tǒng)的通信方法，解決各設(shè)備動(dòng)態(tài)組網(wǎng)時(shí)唯一 ID的確定問題，提高組網(wǎng)的可靠性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，其特征在于包括如下步驟:
1)對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行主、從機(jī)配置，主機(jī)唯一，其余設(shè)備默認(rèn)為從機(jī)；
2)各從機(jī)生成唯一ID，并發(fā)送注冊(cè)報(bào)文給主機(jī)，完成首次CAN組網(wǎng)通信；
3)主機(jī)根據(jù)各從機(jī)的注冊(cè)報(bào)文為各從機(jī)配置唯一功能ID，完成二次CAN組網(wǎng)，主、從機(jī)基于配置的功能ID進(jìn)行通信；
4)監(jiān)測(cè)CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如果發(fā)生變化，返回步驟2)。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案通過對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行主、從機(jī)配置，針對(duì)入網(wǎng)前組網(wǎng)設(shè)備在未確定唯一 ID時(shí)，采用隨機(jī)數(shù)等方法生成從機(jī)唯一 ID標(biāo)示，以此完成初步CAN組網(wǎng)通信，再根據(jù)產(chǎn)品組網(wǎng)目標(biāo)，通過主機(jī)向各從機(jī)分配功能ID (滿足唯一性)，完成二次CAN組網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)品功能控制要求。本發(fā)明在組網(wǎng)前不需確定唯一 ID，根據(jù)通信功能要求動(dòng)態(tài)完成ID確定配置，免除人工的復(fù)雜操作和可能的錯(cuò)誤，提高組網(wǎng)可靠性。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明方法流程圖。
[0009]圖2為CAN網(wǎng)ID結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0011]如圖1所示，本發(fā)明基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法包括如下步驟:
I)對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行主、從機(jī)配置。
[0012]根據(jù)設(shè)備外圍接線事先確定唯一主設(shè)備(主機(jī))，其余設(shè)備默認(rèn)為從設(shè)備(從機(jī))。當(dāng)CAN網(wǎng)中存在多臺(tái)主機(jī)時(shí)，檢測(cè)到這種錯(cuò)誤的主機(jī)向CAN網(wǎng)發(fā)送多主機(jī)錯(cuò)誤報(bào)文，停止動(dòng)態(tài)組網(wǎng)并提示用戶錯(cuò)誤信息。從機(jī)在上電之前需要配置從機(jī)所屬的組號(hào)(例如:在多機(jī)串并聯(lián)組成的三相AC電源系統(tǒng)中，從機(jī)所屬的A/B/C相，可用作所屬的組號(hào))。每個(gè)從機(jī)在上電之前需要配置分組信息，即該從設(shè)備所屬組號(hào)，例如，在A/B/C三相交流電源系統(tǒng)中，各從設(shè)備分別劃分到A相組、B相組或C相組。
[0013]2)各從機(jī)上電后生成唯一 ID，并發(fā)送注冊(cè)報(bào)文給主機(jī)，完成首次CAN組網(wǎng)通信。
[0014]從機(jī)生成唯一 ID的方式可以利用其產(chǎn)品SN碼、CPU芯片唯一標(biāo)識(shí)或利用動(dòng)態(tài)隨機(jī)算法生成動(dòng)態(tài)隨機(jī)數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，常采用隨機(jī)數(shù)的方式。隨機(jī)數(shù)是基于連續(xù)模擬噪聲方式生成，通過FIPS PUB 140-2測(cè)試成功率可達(dá)99%。設(shè)備上電后根據(jù)算法生成32位隨機(jī)數(shù)，取其低29位作為CAN網(wǎng)初始化階段從機(jī)的唯一 ID。在設(shè)備上電過程中，某幾臺(tái)設(shè)備生成相同的隨機(jī)數(shù)的概率是非常低的，但若出現(xiàn)該種情況，主機(jī)可以通過兩種方式識(shí)別:
一一通過硬件(CAN控制器)檢測(cè)同一時(shí)刻相同隨機(jī)數(shù)設(shè)備發(fā)送報(bào)文錯(cuò)誤；
一一通過報(bào)文檢測(cè)不同時(shí)刻相同隨機(jī)數(shù)設(shè)備發(fā)送報(bào)文錯(cuò)誤。
[0015]當(dāng)主機(jī)設(shè)備檢測(cè)到該種錯(cuò)誤后，向CAN網(wǎng)發(fā)復(fù)位報(bào)文，復(fù)位所有從機(jī)設(shè)備并重新生成隨機(jī)數(shù)，直到所有從機(jī)設(shè)備都具有唯一 ID。
[0016]注冊(cè)報(bào)文包含了從機(jī)的分組信息，主機(jī)由此獲取各從機(jī)設(shè)備信息。注冊(cè)報(bào)文中的分組信息針對(duì)CAN網(wǎng)多組情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，針對(duì)CAN網(wǎng)無分組需求時(shí)，從機(jī)也可不用提供分組信息。
[0017]3)主機(jī)根據(jù)各從機(jī)的注冊(cè)報(bào)文為各從機(jī)配置唯一功能ID，完成二次CAN組網(wǎng)，主、從機(jī)基于配置的功能ID進(jìn)行通信。
[0018]主機(jī)根據(jù)各從機(jī)的分組信息，根據(jù)多個(gè)交流電源接線方式形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及交流電源的設(shè)計(jì)功率輸出等信息為從機(jī)分配組內(nèi)地址，并利用從機(jī)的隨機(jī)唯一 ID，將功能ID (含從機(jī)分組信息和組內(nèi)地址信息)分別配置到各從機(jī)，完成從機(jī)注冊(cè)過程。從機(jī)設(shè)備完成注冊(cè)后，使用主機(jī)配置的功能ID進(jìn)行后續(xù)的通信。主機(jī)根據(jù)功能ID完成對(duì)從機(jī)設(shè)備的各種管理操作，至此完成CAN動(dòng)態(tài)組網(wǎng)過程。
[0019]本實(shí)施例CAN網(wǎng)功能ID結(jié)構(gòu)如圖2所示，劃分為三個(gè)部分(使用擴(kuò)展29bit ID)。
[0020]功能區(qū)(bit24-29，5bit):用于CAN網(wǎng)通信通道的選擇，根據(jù)主、從機(jī)不同的通信需求配置不同的功能邏輯通道進(jìn)行通信。功能類型(包括事件、命令、數(shù)據(jù)等)和邏輯通道數(shù)量由CAN網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行配置。
[0021]地址區(qū)(bitl6-23，8bit):bit22-23為組號(hào)(最多 4 組，O 組保留)，bitl6_21 為組地址，每組最多64個(gè)站地址，O地址保留。
[0022]連續(xù)多幀序號(hào)區(qū)(bit0_15，16bit):當(dāng)發(fā)送連續(xù)大數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，標(biāo)示幀序號(hào)。CAN一幀報(bào)文包含8字節(jié)，16bit幀序號(hào)可表示(2~ 16-1) *8字節(jié)數(shù)，如果發(fā)送更多數(shù)據(jù)時(shí)，由上層軟件實(shí)現(xiàn)。一般情況幀序號(hào)不超過500。
[0023]在實(shí)際通信中，優(yōu)選地功能區(qū)的5bit和地址區(qū)的8bit通過濾波器進(jìn)行處理和響應(yīng)命令，進(jìn)行主、從機(jī)的通信，而連續(xù)多幀序號(hào)區(qū)的19bit內(nèi)容作為協(xié)議中的幀序列號(hào)使用，不參與CAN網(wǎng)的濾波。
[0024]4)監(jiān)測(cè)CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如果發(fā)生變化，返回步驟2)。
[0025]在CAN網(wǎng)正常通信過程中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)CAN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無變化則正常運(yùn)行，如果通過輪詢獲知掉設(shè)備或通過設(shè)備上電報(bào)文獲知增設(shè)備，則返回步驟2重新生成隨機(jī)的唯一 ID，重新組網(wǎng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，其特征在于包括如下步驟: 1)對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行主、從機(jī)配置，主機(jī)唯一，其余設(shè)備默認(rèn)為從機(jī)； 2)各從機(jī)生成唯一ID，并發(fā)送注冊(cè)報(bào)文給主機(jī)，完成首次CAN組網(wǎng)通信； 3)主機(jī)根據(jù)各從機(jī)的注冊(cè)報(bào)文為各從機(jī)配置唯一功能ID，完成二次CAN組網(wǎng)，主、從機(jī)基于配置的功能ID進(jìn)行通信； 4)監(jiān)測(cè)CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如果發(fā)生變化，返回步驟2)。2.如權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，其特征在于所述注冊(cè)報(bào)文中包含從機(jī)的分組信息。3.如權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，其特征在于所述功能ID中包含從機(jī)的分組信息和組內(nèi)地址信息。4.如權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，其特征在于從機(jī)利用其產(chǎn)品SN碼、CPU芯片唯一標(biāo)識(shí)或動(dòng)態(tài)隨機(jī)數(shù)生成唯一 ID。5.如權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，其特征在于如果步驟2)中各從機(jī)生成的ID不唯一，主機(jī)向CAN網(wǎng)發(fā)復(fù)位報(bào)文，復(fù)位所有從機(jī)并重新生成ID，直到所有從機(jī)都具有唯一 ID。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于CAN總線的系統(tǒng)通信方法，通過對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行主、從機(jī)配置，針對(duì)入網(wǎng)前組網(wǎng)設(shè)備在未確定唯一ID時(shí)，采用隨機(jī)數(shù)等方法生成從機(jī)唯一ID標(biāo)示，以此完成初步CAN組網(wǎng)通信，再根據(jù)產(chǎn)品組網(wǎng)目標(biāo)，通過主機(jī)向各從機(jī)分配功能ID（滿足唯一性），完成二次CAN組網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)際產(chǎn)品功能控制要求。本發(fā)明在組網(wǎng)前不需確定唯一ID，根據(jù)通信功能要求動(dòng)態(tài)完成ID確定配置，免除人工的復(fù)雜操作和可能的錯(cuò)誤，提高組網(wǎng)可靠性。
【IPC分類】H04L12/40, H04L1/22
【公開號(hào)】CN104901858
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510260676
【發(fā)明人】馬海波, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
【申請(qǐng)人】艾德克斯電子（南京）有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月21日