專利名稱：測(cè)控裝置內(nèi)部傳輸網(wǎng)絡(luò)通信的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信方法，特別是涉及一種在變電站測(cè)量控制裝置中的裝置內(nèi)部各功能模塊之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信方法。
傳統(tǒng)DCS的測(cè)控裝置采用單CPU擴(kuò)展硬件的方案，其主控制器(CPU)與各采集模塊之間依靠并行總線相連，而這些模塊本身均無(wú)智能處理。這種結(jié)構(gòu)存在硬件接口復(fù)雜、不易擴(kuò)展、可靠性差(由于并行總線的緊耦合作用，各個(gè)模塊之間的相互影響相當(dāng)大，一旦某模塊出現(xiàn)異常，往往連帶其他模塊也出現(xiàn)異常)且對(duì)CPU的處理能力要求太高等問題。
隨著變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的日益普及，對(duì)測(cè)控裝置的要求也越來(lái)越高，實(shí)時(shí)性、快速性、可配置性已成為對(duì)新一代測(cè)控裝置的基本要求。即測(cè)控裝置應(yīng)能實(shí)時(shí)采集、直接上送，所有采集量必須保持時(shí)間上的同步，根據(jù)用戶不同需求可方便地增加測(cè)量、控制通道等。
目前測(cè)控裝置較流行的做法是采用多CPU并行工作方式，各功能CPU板獨(dú)立完成采集功能，再由專用CPU負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸。CPU之間采用串行通信、一主多從的輪詢方式，即由一塊專用CPU負(fù)責(zé)與各功能CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這種輪詢方式的采用便成了裝置內(nèi)部信息傳輸?shù)钠款i，通信速率不易提高且功能CPU不能靈活配置。要徹底解決這個(gè)問題，必須改變信息的傳輸手段和機(jī)制。
本發(fā)明的目的就是克服上述缺點(diǎn)，提供一種用于裝置內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)男路椒ā谘b置內(nèi)部采用智能現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)CAN，它可大大提高專用CPU與各功能CPU之間的通信速率并使功能CPU可做到靈活配置。本發(fā)明涉及一種測(cè)控裝置內(nèi)部傳輸網(wǎng)絡(luò)通信方法，該方法采用的通信系統(tǒng)包括一個(gè)主管理微處理器，它與兩個(gè)CAN網(wǎng)連接，用于控制管理該通信系統(tǒng)；多個(gè)插件也與兩個(gè)CAN網(wǎng)連接，每一個(gè)插件都包含一個(gè)微處理器，通過兩個(gè)CAN網(wǎng)使得主管理微處理器與每一個(gè)插件之間進(jìn)行縱向報(bào)文信息的通信，以及每一個(gè)插件與每一個(gè)插件之間進(jìn)行橫向報(bào)文信息的通信，其特征至于上述的通信方法包括以下步驟采用標(biāo)準(zhǔn)幀格式，用報(bào)文信息傳送的源及目標(biāo)地址組成其標(biāo)識(shí)符；根據(jù)各功能插件所需完成任務(wù)的重要性來(lái)分配地址，地址編碼越小的節(jié)點(diǎn)其報(bào)文收發(fā)的優(yōu)先級(jí)越高；對(duì)CAN網(wǎng)及有關(guān)部分進(jìn)行初始化；采用中斷方式發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文信息；采用CAN診斷方式對(duì)上述信息進(jìn)行處理。所述的插件為交流測(cè)量插件、直流測(cè)溫插件、開入插件和開出插件；所述報(bào)文信息傳送的源及目標(biāo)地址均放在標(biāo)識(shí)符里；所述的分配優(yōu)先級(jí)為按各功能插件所需完成任務(wù)的重要性來(lái)分配地址，編碼越小的節(jié)點(diǎn)其報(bào)文收發(fā)的優(yōu)先級(jí)越高；所述的有關(guān)部分包括發(fā)送信箱、接收信箱、接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)；所述的中斷方式接收的步驟進(jìn)一步包括指向該信箱對(duì)應(yīng)的接收隊(duì)列和指針、將接收到的數(shù)據(jù)放入接收隊(duì)列并修改該隊(duì)列的指針、判斷幀標(biāo)志、判斷幀標(biāo)志是否為單、讀取報(bào)文、刷新該接收隊(duì)列及其指針以及進(jìn)行和校驗(yàn)的步驟；所述的中斷方式發(fā)送的步驟進(jìn)一步包括指向發(fā)送緩沖區(qū)及其指針、求數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度、檢查數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是否等于零、清發(fā)送緩沖區(qū)及其指針、判斷數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是否大于8、設(shè)置幀標(biāo)志為“單幀”、設(shè)置幀標(biāo)志為“多幀”、清發(fā)送信箱配置、組裝待發(fā)送的標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)場(chǎng)和刷新發(fā)送緩沖區(qū)指針的步驟；所述的采用CAN診斷方式對(duì)上述信息進(jìn)行處理的步驟進(jìn)一步包括讀CAN狀態(tài)檢查錯(cuò)誤原因、判斷是否總線錯(cuò)誤、告警、判斷是否總線無(wú)源、復(fù)位、判斷是否總線斷開、重新初始化CAN及收發(fā)信箱以及返回的步驟。
將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)用于裝置內(nèi)部各功能模塊之間的數(shù)據(jù)交換。將通信雙方的源地址及目標(biāo)地址均放在標(biāo)識(shí)符內(nèi)，這樣裝置內(nèi)各插件均可借助報(bào)文濾波決定該幀報(bào)文是否使它們激活。在裝置內(nèi)部采用雙CAN通信機(jī)制以提高通信的可靠性。
智能通信網(wǎng)絡(luò)以其高速、可靠、多點(diǎn)、多變量、雙向、互聯(lián)等特點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，而將它應(yīng)用于測(cè)控裝置內(nèi)部作為各CPU板之間的通信手段，則是一種新穎的構(gòu)想。
與一般的控制網(wǎng)絡(luò)相比，CAN總線是一種用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)，它的物理特性及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議更強(qiáng)調(diào)工業(yè)自動(dòng)化的底層監(jiān)控，其特點(diǎn)是可靠性極高、具有很強(qiáng)的抗干擾能力。另外，CAN的通信速率相當(dāng)高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線的長(zhǎng)度不超過40m時(shí)，其通信速率可達(dá)1MBPS，性能遠(yuǎn)高于RS485、Bitbus等。由于CAN的媒體訪問機(jī)制是帶有優(yōu)先級(jí)的CSMA/CD方式，而且其占線偵測(cè)是非破壞性的，因此可以將CAN理解為一種優(yōu)先級(jí)搶占方式的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。另外，由于CAN所采用的信息格式為短幀結(jié)構(gòu)，所以對(duì)于最高優(yōu)先級(jí)的通信請(qǐng)求來(lái)說(shuō)，在1MBPS的通信速率時(shí)，最長(zhǎng)的等待時(shí)間僅為0.15ms，完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)的實(shí)時(shí)性要求。
利用本發(fā)明可使裝置內(nèi)部各個(gè)功能模塊和主控模塊之間僅通過網(wǎng)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)連接，大大降低了各個(gè)模塊之間相互影響的程度。由于各個(gè)功能模塊均為可以獨(dú)立運(yùn)行的智能模塊，它們與主控模塊之間僅有數(shù)字信號(hào)的交換，沒有現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的連接，而且CAN網(wǎng)上某節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)能具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，這樣即使某個(gè)功能模塊因遭到現(xiàn)場(chǎng)干擾的破壞或其他原因而失效，也不會(huì)影響到主控模塊及其他功能模塊，提高了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，由于各功能模塊的智能化，相關(guān)處理在各CPU插件上實(shí)現(xiàn)，減輕了主控模塊CPU的負(fù)擔(dān)，各模塊在處理過程中可隨時(shí)進(jìn)行自診斷，從而提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性。
CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。每幀信息都有CRC校驗(yàn)，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。CAN網(wǎng)絡(luò)上任何一節(jié)點(diǎn)均可作為主節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)，這就解決了串行通信中的從節(jié)點(diǎn)無(wú)法主動(dòng)地與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)的問題，這樣各插件之間很容易做到數(shù)據(jù)共享；CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息幀可分出優(yōu)先級(jí)，這樣很好解決了重要信息及時(shí)上送的問題；CAN網(wǎng)絡(luò)的物理層及鏈路層采用獨(dú)特的設(shè)計(jì)技術(shù)，使其抗干擾、錯(cuò)誤檢測(cè)能力很強(qiáng)。
CAN只需通過報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(組廣播)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無(wú)需專門的“調(diào)度”。特別是用在變電站測(cè)量控制裝置中，可很好地滿足實(shí)時(shí)性、快速性要求，具有功能模塊清晰、配置靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的雙CAN網(wǎng)通信方法采用的通信系統(tǒng)圖；圖2為本發(fā)明的ID標(biāo)識(shí)符用法的示意圖；圖3為本發(fā)明的CAN數(shù)據(jù)幀組成示意圖；圖4為本發(fā)明的裝置內(nèi)各插件地址分配示意圖；圖5為本發(fā)明的CAN初始化程序流程圖；圖6為本發(fā)明的CAN接收中斷程序流程圖；圖7為本發(fā)明的CAN發(fā)送函數(shù)流程圖；圖8為本發(fā)明的CAN發(fā)送中斷流程圖；圖9為本發(fā)明的CAN診斷任務(wù)處理程序流程圖；圖10A和圖10B為本發(fā)明的交流測(cè)量CPU與管理CPU通信示意圖；圖11為本發(fā)明的交流測(cè)量CPU數(shù)據(jù)主動(dòng)上送程序流程圖；圖12為本發(fā)明的交流測(cè)量CPU響應(yīng)召喚數(shù)據(jù)上送程序流程圖；圖13為本發(fā)明的開入開出橫向數(shù)據(jù)交換示意圖；圖14為本發(fā)明的開出插件CAN接收中斷程序流程圖15為本發(fā)明的開出插件主循環(huán)程序流程16為本發(fā)明的開入采樣中斷程序流程圖。
圖1示出了本發(fā)明的雙CAN網(wǎng)通信方法采用的通信系統(tǒng)圖；為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，使重要?shù)據(jù)能及時(shí)上送不至丟失，我們?cè)谘b置內(nèi)部采用了雙CAN網(wǎng)通信機(jī)制，如圖1所示。其中標(biāo)號(hào)103為管理CPU，標(biāo)號(hào)104為交流測(cè)量插件，標(biāo)號(hào)105為直流測(cè)溫插件，標(biāo)號(hào)106為開入插件，標(biāo)號(hào)107為開出插件。各插件之間通過標(biāo)號(hào)分別為101、102的兩個(gè)CAN網(wǎng)連接。
雙CAN網(wǎng)有兩種用法，現(xiàn)分述如下1．一網(wǎng)工作，一網(wǎng)備份通常情況下只有標(biāo)號(hào)為101的A網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)A網(wǎng)出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)，裝置自動(dòng)切換到標(biāo)號(hào)為102的B網(wǎng)進(jìn)行工作，同時(shí)通信系統(tǒng)發(fā)出通信異常的告警信號(hào)。2．雙網(wǎng)同時(shí)工作標(biāo)號(hào)為101、102兩網(wǎng)同時(shí)工作時(shí)，但各網(wǎng)上傳送的數(shù)據(jù)不同。一般數(shù)據(jù)報(bào)文在標(biāo)號(hào)為101的A網(wǎng)傳送，重要命令及事故報(bào)文放在標(biāo)號(hào)為102的B網(wǎng)傳送，以保證快速相應(yīng)。當(dāng)其中一網(wǎng)通信異常時(shí)，可通過另一網(wǎng)絡(luò)發(fā)出告警信號(hào)。
圖2為本發(fā)明的中ID標(biāo)識(shí)符用法的示意圖，在CAN技術(shù)規(guī)范2.0B中存在兩種不同的幀格式，其主要區(qū)別在于標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度，具有11位標(biāo)識(shí)符的稱為標(biāo)準(zhǔn)幀，而包括29位標(biāo)識(shí)符的稱為擴(kuò)展幀。報(bào)文濾波是以整個(gè)標(biāo)識(shí)符為基準(zhǔn)的，屏蔽寄存器可用于選擇一組標(biāo)識(shí)符，屏蔽寄存器每一位都是可編程的。為盡可能提高CAN網(wǎng)傳送速度，我們采用的是標(biāo)準(zhǔn)幀格式，為充分利用8個(gè)字節(jié)有效數(shù)據(jù)，我們將報(bào)文傳送的源及目標(biāo)地址均放在標(biāo)識(shí)符里，這樣每幀報(bào)文的8個(gè)字節(jié)均可作為有效數(shù)據(jù)傳送，參見圖2。
其中源地址及目標(biāo)地址均有5個(gè)位(32個(gè))，用于裝置內(nèi)部插件地址分配已足夠。幀性質(zhì)占1位，用于標(biāo)識(shí)當(dāng)前幀為單幀或結(jié)束幀(0)還是后續(xù)幀(1)。這樣各插件通過屏蔽寄存器就可直接取到與自己相關(guān)的報(bào)文，而不用進(jìn)入應(yīng)用層后再判斷該命令是否對(duì)自己操作，從而大大提高了通信效率。
圖3為CAN數(shù)據(jù)幀組成示意圖。根據(jù)CAN通訊協(xié)議，每個(gè)報(bào)文的優(yōu)先級(jí)體現(xiàn)在其仲裁場(chǎng)上。如圖3所示，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的仲裁場(chǎng)由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位(RTR)組成，仲裁場(chǎng)編碼越小的幀優(yōu)先級(jí)別越高。當(dāng)報(bào)文發(fā)送發(fā)生沖突時(shí)，各CAN控制器檢測(cè)網(wǎng)上的仲裁場(chǎng)，系統(tǒng)總是讓仲裁場(chǎng)編碼優(yōu)先級(jí)高的報(bào)文先發(fā)送出來(lái)。我們利用這個(gè)特征，將功能板的地址按優(yōu)先級(jí)分配，而每條報(bào)文按照其目的地址和源地址填寫仲裁場(chǎng)，達(dá)到了網(wǎng)上報(bào)文按優(yōu)先級(jí)分類的目的。這樣，在通訊過程中，當(dāng)遇到報(bào)文發(fā)送沖突時(shí)，重要的報(bào)文(如開出命令等)其優(yōu)先級(jí)別較高，總是先發(fā)送出來(lái)，然后再發(fā)送優(yōu)先級(jí)低的報(bào)文(如測(cè)量報(bào)文)。
圖4為本發(fā)明的裝置內(nèi)各插件地址分配示意圖；各插件具體地址分配如下00000(0)為測(cè)控單元的廣播地址，00001(1)為開出插件組地址，00010(2)至00101(5)分別為開出插件1至4的地址，00110(6)為開入插件組地址，00111(7)至01010(10)分別為開入插件1至4的地址，01011(11)為直流測(cè)溫插件組地址，01100(12)和01101(13)分別為直流測(cè)溫插件1和2的地址，01110(14)為MASTER插件組地址，01111(15)和10000(16)分別為MASTER插件1和2的地址，10001(17)為交流插件組地址，10010(18)至10101(21)分別為交流插件1至4的地址，10110(22)至11111(31)均為備用。
CAN通信的應(yīng)用包括三個(gè)部分1、初始化初始化包括CAN網(wǎng)的初始化，如波特率的設(shè)置等。初始化在兩處進(jìn)行，一是上電初始化，一是檢驗(yàn)到故障時(shí)進(jìn)行初始化。圖5為本發(fā)明的CAN初始化程序流程圖。首先從步驟S501開始，進(jìn)入步驟S502初始化CAN網(wǎng)，接著進(jìn)入步驟S503初始化發(fā)送信箱，然后進(jìn)入步驟S504初始化接收信箱，接著進(jìn)入步驟S505初始化接收緩沖區(qū)，最后進(jìn)入步驟S506初始化發(fā)送緩沖區(qū)，這樣完成全部初始化的步驟。
2、收發(fā)任務(wù)的完成，采用中斷方式進(jìn)行。圖6為本發(fā)明的CAN接收中斷程序流程圖。首先從步驟S601開始，進(jìn)入步驟S602判斷接收信箱號(hào)，接著進(jìn)入步驟S603指向該信箱對(duì)應(yīng)的接收隊(duì)列和指針，然后進(jìn)入步驟S604將接收到的數(shù)據(jù)放入接收隊(duì)列并修改該隊(duì)列的指針，然后進(jìn)入步驟S605判斷幀標(biāo)志，接著進(jìn)入步驟S506幀標(biāo)志為單嗎？如果判斷結(jié)果是否定的，則進(jìn)入步驟S613返回，如果判斷結(jié)果是肯定的，則進(jìn)入步驟S607讀取報(bào)文，然后進(jìn)入步驟S608刷新該接收隊(duì)列及其指針，接著進(jìn)入步驟S609進(jìn)行和校驗(yàn)，在步驟S610檢查校驗(yàn)通過否？如果判斷結(jié)果是否定的，則進(jìn)入步驟S612返回“接收錯(cuò)誤”報(bào)文，然后進(jìn)入步驟S613返回，如果判斷結(jié)果是肯定的，則進(jìn)入步驟S611執(zhí)行報(bào)文，然后也進(jìn)入步驟S613返回，這樣就完成了接收中斷的任務(wù)。
圖7為本發(fā)明的CAN發(fā)送函數(shù)程序流程圖，首先從步驟S701開始，然后進(jìn)入步驟S702指向報(bào)文發(fā)送緩沖區(qū)，然后在步驟S703檢查數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是否大于8？如果判斷結(jié)果是否定的，則進(jìn)入步驟S705設(shè)置幀標(biāo)志為“單幀”，然后經(jīng)過步驟S706數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度等于數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度后進(jìn)入步驟S708，如果判斷結(jié)果是肯定的，則進(jìn)入步驟S704設(shè)置幀標(biāo)志為“多幀”，然后經(jīng)過步驟S707數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度等于8后，程序也進(jìn)入步驟S708判斷信箱1是否空閑？如果判斷結(jié)果是否定的，程序進(jìn)入步驟S710判斷信箱2是否空閑？如果信箱2也不空閑，則進(jìn)入步驟S712指出報(bào)“發(fā)送出錯(cuò)”并進(jìn)入步驟S717返回。如果信箱2空閑則程序經(jīng)過步驟S711指向信箱2進(jìn)入步驟S713，如果在步驟S708判斷的結(jié)果是肯定的，則程序經(jīng)過步驟S709指向信箱1也進(jìn)入步驟S713清發(fā)送信箱配置，然后進(jìn)入步驟S714組裝待發(fā)送的標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)場(chǎng)，再經(jīng)過步驟S715發(fā)送出去。然后經(jīng)過步驟S716刷新發(fā)送緩沖區(qū)指針后進(jìn)入步驟S717返回，這樣就完成了本發(fā)明的CAN發(fā)送函數(shù)的流程。
圖8為本發(fā)明的CAN發(fā)送中斷程序流程圖。首先從步驟S801開始，然后進(jìn)入步驟S802指向發(fā)送緩沖區(qū)及其指針，經(jīng)過步驟S803求數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度，然后在步驟S804檢查數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是否等于零，如果判斷結(jié)果是否定的，則進(jìn)入步驟S805清發(fā)送緩沖區(qū)及其指針，如果檢查數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度等于零，則程序進(jìn)入步驟S806數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是否大于8？如果判斷結(jié)果是否定的，則進(jìn)入步驟S807設(shè)置幀標(biāo)志為“單幀”，然后經(jīng)過步驟S808數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度等于數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度后進(jìn)入步驟S811，如果判斷結(jié)果是肯定的，則進(jìn)入步驟S809設(shè)置幀標(biāo)志為“多幀”，然后經(jīng)過步驟S810數(shù)據(jù)場(chǎng)長(zhǎng)度等于8后進(jìn)入步驟S811清發(fā)送信箱配置，然后進(jìn)入步驟S812組裝待發(fā)送的標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)場(chǎng)，再經(jīng)過步驟S813發(fā)送出去。然后經(jīng)過步驟S814刷新發(fā)送緩沖區(qū)指針后進(jìn)入步驟S815返回，這樣就完成了本發(fā)明的CAN發(fā)送中斷的流程。
3．CAN的診斷任務(wù)，當(dāng)CAN控制器診斷到一定次數(shù)的錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)入診斷任務(wù)處理程序。圖9為本發(fā)明的CAN診斷任務(wù)處理程序流程圖。首先從步驟S901開始，然后進(jìn)入步驟S902讀CAN狀態(tài)檢查錯(cuò)誤原因，在步驟S903判斷是否總線(BUS)錯(cuò)誤？如果判斷結(jié)果是肯定的，則程序進(jìn)入步驟S904告警后到步驟S909返回，如果判斷結(jié)果是否定的，則程序進(jìn)入步驟S905判斷是否總線無(wú)源？如果判斷結(jié)果是肯定的，則程序進(jìn)入步驟S906CAN復(fù)位并進(jìn)入步驟S909，如果判斷結(jié)果是否定的，則程序進(jìn)入步驟S907判斷是否總線斷開？如果判斷結(jié)果是肯定的，則程序進(jìn)入步驟S908重新初始化CAN及收發(fā)信箱并進(jìn)入步驟S909返回，如果判斷結(jié)果是否定的，則程序進(jìn)入步驟S909返回。這樣該程序就完成了本發(fā)明的CAN診斷任務(wù)處理程序的全部步驟。
圖10A和圖10B為本發(fā)明的交流測(cè)量CPU與管理CPU通信示意圖。在裝置內(nèi)部存在縱向(上行、下行)和橫向兩種報(bào)文傳輸。主管理CPU103與交流測(cè)量插件104、直流測(cè)溫插件105、開入插件106、開出插件107之間采用上、下行報(bào)文傳輸，交流測(cè)量插件104、直流測(cè)溫插件105、開入插件106、開出插件107相互之間采用橫向報(bào)文傳輸。
1．縱向報(bào)文以MASTER管理CPU103與交流測(cè)量插件104之間的報(bào)文傳輸說(shuō)明縱向報(bào)文用法。如圖10A所示，交流測(cè)量插件104可通過CAN網(wǎng)實(shí)時(shí)主動(dòng)上送測(cè)量信息，也可響應(yīng)管理CPU103的數(shù)據(jù)召喚，將所要數(shù)據(jù)整理上送。圖11為本發(fā)明的交流測(cè)量CPU數(shù)據(jù)主動(dòng)上送程序流程圖。首先從步驟S1101開始，接著進(jìn)入步驟S1102計(jì)算測(cè)量量，然后進(jìn)入步驟S1103進(jìn)行越限檢查，在步驟S1104判斷是否有越限，如果判斷的結(jié)果是否定的，則直接返回。如果判斷結(jié)果是肯定的，程序進(jìn)入步驟S1105組織測(cè)量量發(fā)送報(bào)文，接著是步驟S1106修改發(fā)送緩沖區(qū)指針，經(jīng)過步驟S1107調(diào)報(bào)文發(fā)送函數(shù)(廣播方式)后，返回主程序。這樣就完成了本發(fā)明的交流測(cè)量CPU數(shù)據(jù)主動(dòng)上送程序的流程。
2．橫向報(bào)文采用此種報(bào)文主要是利用了CAN節(jié)點(diǎn)之間平等傳輸?shù)墓δ?，將一些重要的變化信息快速、及時(shí)地傳給目的節(jié)點(diǎn)，而不需要經(jīng)過管理CPU中轉(zhuǎn)以提高響應(yīng)速度。以開入插件106和開出插件107之間的報(bào)文傳輸說(shuō)明橫向報(bào)文用法。圖12為本發(fā)明的交流測(cè)量CPU響應(yīng)召喚數(shù)據(jù)上送(以召喚測(cè)量量為例)程序流程圖。首先從步驟S1201開始，接著進(jìn)入步驟S1202報(bào)文解析，然后進(jìn)入步驟S1203提取源地址，在步驟S1204判斷是否調(diào)測(cè)量量？，如果判斷的結(jié)果是否定的，則進(jìn)入步驟S1205返回主程序，如果判斷結(jié)果是肯定的，程序進(jìn)入步驟S1206讀測(cè)量量緩沖區(qū)，接著在步驟S1207填寫目標(biāo)地址，然后進(jìn)入步驟S1208組織測(cè)量量報(bào)文，接著是步驟S1209修改發(fā)送緩沖區(qū)指針，經(jīng)過步驟S1210調(diào)發(fā)送函數(shù)后，然后進(jìn)入返回調(diào)用函數(shù)。這樣就完成了本發(fā)明的交流測(cè)量CPU響應(yīng)召喚數(shù)據(jù)上送程序的流程。
圖13為本發(fā)明的開入開出橫向數(shù)據(jù)交換示意圖。開出插件107收到管理CPU103下發(fā)的遙控命令后，執(zhí)行出口跳閘命令，但開出板本身無(wú)法判斷命令有無(wú)正確出口、相應(yīng)跳閘繼電器有無(wú)動(dòng)作，只有靠開入插件106將變位信息送上來(lái)，才能將執(zhí)行正確與否信息上送給管理CPU103。開入插件106檢測(cè)到某路開入變位后，可將變位信息以廣播方式送到CAN網(wǎng)上，也可分兩幀信息分別發(fā)送給管理CPU103及開出插件107的CPU。
圖14為本發(fā)明的開出插件CAN接收中斷程序流程圖。從步驟S1401接收?qǐng)?bào)文中斷開始進(jìn)入步驟S1402接收一幀數(shù)據(jù)并送入報(bào)文接收緩沖區(qū)，在步驟S1403判斷是否接收完一幀完整命令幀？如果該判斷是否定的，則程序進(jìn)入步驟S1404中斷返回，如果判斷是肯定的，則程序進(jìn)入步驟S1405判斷命令幀是否有效？如果該判斷是否定的，則程序進(jìn)入步驟S1404中斷返回，如果判斷是肯定的，則程序進(jìn)入步驟有三種情況，第一種情況是進(jìn)入步驟S1406遙控收回，然后進(jìn)入步驟S1409校驗(yàn)正確并立即執(zhí)行閉合命令，經(jīng)過S1413置該路遙控收回正確標(biāo)志，清該路遙控執(zhí)行正確標(biāo)志及相應(yīng)計(jì)算單元后，則程序進(jìn)入步驟S1415中斷返回。第二種情況是進(jìn)入步驟S1407遙控執(zhí)行，然后進(jìn)入步驟S1410校驗(yàn)正確并立即執(zhí)行開出命令，經(jīng)過S1414置該路正在執(zhí)行遙控命令標(biāo)志后，則程序進(jìn)入步驟S1415中斷返回。第三種情況是進(jìn)入步驟S1408開入變位，然后進(jìn)入步驟S1411判斷開出繼電器是否對(duì)應(yīng)的開入變位？如果判斷結(jié)果是否定的，則程序進(jìn)入步驟S1412中斷返回，如果判斷結(jié)果是肯定的，則經(jīng)過步驟S1415置該路遙控執(zhí)行正確標(biāo)志后，則程序進(jìn)入步驟S1415中斷返回。這樣就完成了本發(fā)明的開出插件CAN接收中斷程序的流程。
圖15為本發(fā)明的開出插件主循環(huán)程序流程圖。從步驟S1501開始，判斷該路是否正在執(zhí)行遙控命令？如果判斷結(jié)果是否定的，則進(jìn)入步驟S1507路數(shù)加一，再判斷該路是否在執(zhí)行遙控命令，如果判斷的結(jié)果是肯定的，程序進(jìn)入步驟S1502判斷遙控是否超時(shí)？如果判斷是肯定的程序進(jìn)入步驟S1505開出收回，然后經(jīng)過步驟S1506填寫開出命令執(zhí)行出錯(cuò)報(bào)文后，程序回到S1501？，如果在步驟S1502的判斷是肯定的，則程序進(jìn)入步驟S1503該路遙控命令執(zhí)行是否正確？如果判斷的結(jié)果是否定的，則程序也經(jīng)過步驟S1505和S1506進(jìn)入S1507路數(shù)加一，再返回S1501。如果判斷的結(jié)果是肯定的，則程序經(jīng)過步驟S1504填寫開出命令執(zhí)行正確報(bào)文后進(jìn)入S1507。這樣就完成了本發(fā)明的開出插件主循環(huán)程序的流程。
圖16為本發(fā)明的開入采樣中斷程序流程圖。程序首先從步驟S1601中斷入口開始，然后進(jìn)入步驟S1602讀取當(dāng)前開入，經(jīng)過步驟S1603與原狀態(tài)異或得到開入變位字節(jié)，然后進(jìn)入步驟S1604判斷是否有變位？如果判斷結(jié)果是否定的，程序進(jìn)入步驟S1611，如果判斷結(jié)果是肯定的，程序進(jìn)入步驟S1605記錄變位時(shí)刻，更新存放當(dāng)前開入的緩沖單元。接著程序進(jìn)入步驟S1606根據(jù)配置表及定值表置電鈴笛位，然后經(jīng)過步驟S1607CAN發(fā)送緩沖區(qū)填寫狀態(tài)量報(bào)文，目標(biāo)地址分別為管理CPU及開出CPU后，進(jìn)入步驟S1608判斷是否需送SOE報(bào)文？如果判斷的結(jié)果是肯定的，程序進(jìn)入步驟S1609填SOE報(bào)文，置有SOE報(bào)文需發(fā)送標(biāo)志，然后進(jìn)入步驟S1611；如果判斷結(jié)果是否定的，程序也進(jìn)入步驟S1611判斷該組開入處理是否完成？如果判斷結(jié)果是否定的，程序經(jīng)過步驟S1612取下一路開入狀態(tài)量后進(jìn)入步驟S1604，如果判斷結(jié)果是肯定的，則進(jìn)入步驟S1613判斷所有開入處理是否完成？如果判斷結(jié)果是否定的，程序經(jīng)過步驟S1610取下一組開入狀態(tài)量后進(jìn)入步驟S1604，如果判斷結(jié)果是肯定的，則進(jìn)入步驟S1614返回。這樣就完成了本發(fā)明的開入采樣中斷程序的流程。
根據(jù)以上的詳細(xì)描述可知，由于本發(fā)明在裝置內(nèi)部采用了智能通信網(wǎng)絡(luò)，廢除了傳統(tǒng)的串行通信機(jī)制，使得硬件接口復(fù)雜、擴(kuò)展困難、可靠性低、通信速度慢等一系列問題迎刃而解，裝置的性能得以極大提高。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)控裝置內(nèi)部傳輸網(wǎng)絡(luò)通信方法，該方法采用的通信系統(tǒng)包括一個(gè)主管理微處理器，它與兩個(gè)CAN網(wǎng)連接，用于控制管理該通信系統(tǒng)；多個(gè)功能插件也與兩個(gè)CAN網(wǎng)連接，每一個(gè)插件都包含一個(gè)微處理器，通過兩個(gè)CAN網(wǎng)使得主管理微處理器與每一個(gè)插件之間進(jìn)行縱向報(bào)文信息的通信，以及各功能插件之間進(jìn)行橫向報(bào)文信息的通信，其特征至于上述的通信方法包括以下步驟采用標(biāo)準(zhǔn)幀格式，用報(bào)文信息傳送的源及目標(biāo)地址組成其標(biāo)識(shí)符；根據(jù)各功能插件所需完成任務(wù)的重要性來(lái)分配地址，地址編碼越小的節(jié)點(diǎn)其報(bào)文收發(fā)的優(yōu)先級(jí)別越高；對(duì)CAN網(wǎng)及有關(guān)部分進(jìn)行初始化；采用中斷方式發(fā)送和接收?qǐng)?bào)文信息；采用CAN診斷方式對(duì)上述信息進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信方法，其特征至于所述的插件為交流測(cè)量插件、直流測(cè)溫插件、開入插件和開出插件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信方法，其特征至于所述報(bào)文信息傳送的源及目標(biāo)地址均放在標(biāo)識(shí)符里。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信方法，其特征至于所述的分配優(yōu)先級(jí)為根據(jù)各功能插件所需完成任務(wù)的重要性來(lái)分配地址，編碼越小的節(jié)點(diǎn)其報(bào)文收發(fā)的優(yōu)先級(jí)越高。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信方法，其特征至于所述的有關(guān)部分包括發(fā)送信箱、接收信箱、接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通信方法，其特征至于所述的中斷方式接收的步驟進(jìn)一步包括指向該信箱對(duì)應(yīng)的接收隊(duì)列和指針、將接收到的數(shù)據(jù)放入接收隊(duì)列并修改該隊(duì)列的指針、判斷幀標(biāo)志、判斷幀標(biāo)志是否為單、讀取報(bào)文、刷新該接收隊(duì)列及其指針以及進(jìn)行和校驗(yàn)的步驟；所述的中斷方式發(fā)送的步驟進(jìn)一步包括指向發(fā)送緩沖區(qū)及其指針、求數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度、檢查數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是否等于零、清發(fā)送緩沖區(qū)及其指針、判斷數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度是否大于8、設(shè)置幀標(biāo)志為“單幀”、設(shè)置幀標(biāo)志為“多幀”、清發(fā)送信箱配置、組裝待發(fā)送的標(biāo)識(shí)及數(shù)據(jù)場(chǎng)和刷新發(fā)送緩沖區(qū)指針的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信方法，其特征至于所述的采用CAN診斷方式對(duì)上述信息進(jìn)行處理的步驟進(jìn)一步包括讀CAN狀態(tài)檢查錯(cuò)誤原因、判斷是否總線錯(cuò)誤、告警、判斷是否總線無(wú)源、復(fù)位、判斷是否總線斷開、重新初始化CAN及收發(fā)信箱以及返回的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測(cè)控單元通信管理方法,現(xiàn)有技術(shù)中采用多CPU并行方式,其缺點(diǎn)是沒有改變信息的傳輸手段和機(jī)制。本發(fā)明裝置包括各個(gè)部件詳見說(shuō)明書。由于本發(fā)明采用了通信與測(cè)控功能相結(jié)合,這樣用測(cè)控單元中的通信管理裝置完成了間隔內(nèi)外的通信功能,取消了現(xiàn)有的通信管理機(jī)。同時(shí),在技術(shù)上也消除了現(xiàn)有通信管理機(jī)對(duì)重要測(cè)控信息實(shí)時(shí)響應(yīng)的瓶頸;將嵌入式以太網(wǎng)技術(shù)、LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、CAN總線技術(shù)有機(jī)結(jié)合,把三種技術(shù)集成在同一個(gè)通信管理裝置上,同時(shí)由于采用了冗余設(shè)計(jì)技術(shù),提高了網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性,因此,本發(fā)明的通信管理裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能多和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)和效果。
文檔編號(hào)H04L12/24GK1301099SQ0110393
公開日2001年6月27日 申請(qǐng)日期2001年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月15日
發(fā)明者張振華, 林海鷹, 徐剛, 李哲 申請(qǐng)人:北京哈德威四方保護(hù)與控制設(shè)備有限公司