本發(fā)明涉及一種時序控制方法，尤其是涉及應(yīng)用于智能冗余總線的時序控制方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要通過單總線傳輸，往往因為單一總線的故障而影響整個系統(tǒng)的正常工作。這在某些對穩(wěn)定性和可靠性有特殊要求的應(yīng)用場合是不可接受的。

為了克服單一總線系統(tǒng)所固有的可靠性低的缺點，提出了一種智能冗余總線。該方案在現(xiàn)有的I2C單一總線的基礎(chǔ)上，對其通信協(xié)議、傳輸鏈路、接口節(jié)點以及信號隔離等方面的冗余技術(shù)進(jìn)行全面的分析和技術(shù)改造，使其可靠性和冗余性得到很大的提高。

冗余總線包含兩套I2C串行總線接口，通過冗余設(shè)計以及冗余協(xié)議，達(dá)到高可靠性的目的。

智能冗余總線屬于同步總線，通過嚴(yán)格的時序保證，保證傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠。現(xiàn)有技術(shù)中缺乏這樣的方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于智能冗余總線的時序控制方法，其中，智能冗余總線的整體幀結(jié)構(gòu)包括了：幀號為0的幀，為系統(tǒng)同步幀，所有從站將根據(jù)該系統(tǒng)同步幀，獲取定時信息，與主站進(jìn)行鏈路交互、狀態(tài)檢查，通過該系統(tǒng)同步幀，確知從站的工作狀態(tài)，線路通斷情況，并據(jù)此給出交互的機(jī)制；幀號從1到99的幀，為普通數(shù)據(jù)幀，每幀持續(xù)時間為1毫秒(ms)，總計125個字節(jié)(Byte)；所述同步幀包括：該幀0～3字節(jié)(Byte)組成同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；該幀的4、5字節(jié)(Byte)，由從站1向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；該幀的6與7字節(jié)(Byte)、8與9字節(jié)(Byte)、10與11字節(jié)(Byte)、12與13字節(jié)(Byte)、14與15字節(jié)(Byte)、16與17字節(jié)(Byte)分別由從站2、3、4、5、6、7發(fā)送；該幀的第18字節(jié)(Byte)將設(shè)定從站1的傳輸協(xié)議方式，從站可以從接收的數(shù)據(jù)，確認(rèn)接收方式；同時，主站在19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置從站2～7的確認(rèn)接收方式；該幀的第19字節(jié)(Byte)，將再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列，從而讓從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；該幀的26～27字節(jié)(Byte)，將接收從站的中斷響應(yīng)，包括對主站設(shè)定接收出錯，各種從站異常，均可在規(guī)定的時刻進(jìn)行反饋；該幀的28～30字節(jié)(Byte)，將向各個從站發(fā)送命令控制塊；步驟1：主站通過同步幀的第0～3字節(jié)(Byte)向所有從站發(fā)送同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；步驟2：第一從站，通過同步幀的第4、5字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；步驟3：主站，通過同步幀第18字節(jié)(Byte)，設(shè)定第一從站的傳輸協(xié)議方式；步驟4：主站，通過同步幀第19字節(jié)(Byte)，再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列給第一從站，從而讓第一從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；步驟5：主站和第一從站之間根據(jù)步驟1-4的設(shè)定，通過普通數(shù)據(jù)幀，傳輸數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，該方法還包括：步驟6：除了第一從站以外的其它從站，通過該同步幀的第6-17字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)所述其它從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法。

優(yōu)選的，該方法還包括：步驟7：主站在該同步幀的第19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置所述的其它從站的確認(rèn)接收方式。

本發(fā)明還提出了一種應(yīng)用于智能冗余總線的時序控制系統(tǒng)，其中，智能冗余總線的整體幀結(jié)構(gòu)包括了：幀號為0的幀，為系統(tǒng)同步幀，所有從站將根據(jù)該系統(tǒng)同步幀，獲取定時信息，與主站進(jìn)行鏈路交互、狀態(tài)檢查，通過該系統(tǒng)同步幀，確知從站的工作狀態(tài)，線路通斷情況，并據(jù)此給出交互的機(jī)制；幀號從1到99的幀，為普通數(shù)據(jù)幀，每幀持續(xù)時間為1毫秒(ms)，總計125個字節(jié)(Byte)；所述同步幀包括：該幀0～3字節(jié)(Byte)組成同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；該幀的4、5字節(jié)(Byte)，由從站1向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；該幀的6與7字節(jié)(Byte)、8與9字節(jié)(Byte)、10與11字節(jié)(Byte)、12與13字節(jié)(Byte)、14與15字節(jié)(Byte)、16與17字節(jié)(Byte)分別由從站2、3、4、5、6、7發(fā)送；該幀的第18字節(jié)(Byte)將設(shè)定從站1的傳輸協(xié)議方式，從站可以從接收的數(shù)據(jù)，確認(rèn)接收方式；同時，主站在19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置從站2～7的確認(rèn)接收方式；該幀的第19字節(jié)(Byte)，將再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列，從而讓從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；該幀的26～27字節(jié)(Byte)，將接收從站的中斷響應(yīng)，包括對主站設(shè)定接收出錯，各種從站異常，均可在規(guī)定的時刻進(jìn)行反饋；該幀的28～30字節(jié)(Byte)，將向各個從站發(fā)送命令控制塊；裝置1，用于主站通過同步幀的第0～3字節(jié)(Byte)向所有從站發(fā)送同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；裝置2，用于第一從站，通過同步幀的第4、5字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；裝置3，用于主站，通過同步幀第18字節(jié)(Byte)，設(shè)定第一從站的傳輸協(xié)議方式；裝置4，用于主站，通過同步幀第19字節(jié)(Byte)，再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列給第一從站，從而讓第一從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；裝置5，用于主站和第一從站之間根據(jù)步驟1-4的設(shè)定，通過普通數(shù)據(jù)幀，傳輸數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，該系統(tǒng)，包括：裝置6，用于除了第一從站以外的其它從站，通過該同步幀的第6-17字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)所述其它從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法。

優(yōu)選的，該系統(tǒng)，包括：裝置7，用于主站在該同步幀的第19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置所述的其它從站的確認(rèn)接收方式。

本發(fā)明還提出了一種計算機(jī)程序，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-3所述的任意一個方法。

本發(fā)明還提出了一種計算機(jī)系統(tǒng)，包括中央處理器，和存儲器，中央處理器執(zhí)行存儲器上的指令來實現(xiàn)如權(quán)利要求1-3所述的任意一個方法。

通過本發(fā)明為智能冗余總線設(shè)置的時序方法和系統(tǒng)，能很好的實現(xiàn)主站和從站之間的協(xié)同工作。

附圖描述

圖1是主站控制模式圖；

圖2是主站數(shù)據(jù)模式圖；

圖3是從站數(shù)據(jù)傳輸模式圖；

圖4是整體幀結(jié)構(gòu)圖；

圖5是同步幀結(jié)構(gòu)圖；

圖6是普通數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；

圖7和圖8是普通控制幀結(jié)構(gòu)圖；

圖9是專用控制幀結(jié)構(gòu)圖；

圖10是專用數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖；

圖11是專用控制與數(shù)據(jù)混合幀

圖12是中斷幀結(jié)構(gòu)圖；

圖13和圖14是傳輸幀BIT結(jié)構(gòu)圖；

圖15是從站點心跳檢測字結(jié)構(gòu)圖；

圖16是從站狀態(tài)指示字結(jié)構(gòu)圖；

圖17是專用信道的主從響應(yīng)與應(yīng)答格式結(jié)構(gòu)圖；

圖18是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種應(yīng)用于智能冗余總線的時序控制方法的流程圖；

圖19是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種應(yīng)用于智能冗余總線的時序控制系統(tǒng)的框圖。

具體實施例

冗余I2C協(xié)議總線信號類型包括兩類：

(1)SCL信號，提供控制時鐘功能，在冗余總線中，通常由主設(shè)備提供驅(qū)動，從站接收該信號；僅當(dāng)從站需要進(jìn)行狀態(tài)反饋或者請求中斷時，驅(qū)動該信號。該信號包括首要信號與備份信號，分別定義為SCL_P/SCL_S。

(2)SDA信號，提供數(shù)據(jù)傳輸功能，在冗余總線中為雙向信號，支持?jǐn)?shù)據(jù)在主設(shè)備與從站間雙向傳輸。該信號包括首要信號與備份信號，分別定義為SDA_P/SDA_S。

總線信號工作模式：

智能冗余總線支持2種工作模式：1、冗余備份傳輸模式。2、單信號傳輸模式。

冗余備份傳輸模式：該模式下首要信號與備份信號同時工作。首要信號與備份信號傳輸相同的信號。當(dāng)兩者傳輸信號內(nèi)容完全一致時，認(rèn)為信號傳輸正常，保證可靠性，當(dāng)信號傳輸出現(xiàn)錯誤時，采用大數(shù)一致判決方法，決定傳輸內(nèi)容。

單信號傳輸模式：該模式下，只有首要信號或者備份信號工作。由主站決定那個信號進(jìn)行工作。

在總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字，總是每個字的最高有效位在先，按數(shù)值遞減的次序跟著較低有效位。確定一個數(shù)值所需位的個數(shù)應(yīng)符合所要求的分辨率或精度。如果在總線上發(fā)送的信息其精度或分辨率超過16位，也應(yīng)先發(fā)送最高有效位。超過16位的那些位再按數(shù)據(jù)遞減的次序組成第二個字發(fā)送。允許將多個參數(shù)信息的位合并成一個數(shù)據(jù)字。

智能總線的基本傳輸速率為1Mbit/s，等效于1us傳輸1個bit。每次基本傳輸長度必須是8位長度(放到SDA上的每個字節(jié))的整數(shù)倍。用來發(fā)送編碼數(shù)據(jù)用來發(fā)送編碼數(shù)據(jù)的各個內(nèi)部時鐘的長期穩(wěn)定性為±0.1％(即±1000Hz)。短期穩(wěn)定性(即在1.0s間隔內(nèi)的穩(wěn)定性)優(yōu)于0.01％(即100Hz絕對值)。

智能總線的數(shù)據(jù)和地址字節(jié)的MSB位總是被最先發(fā)送的?？偩€上傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)定義的消息和字的格式。字中任何不適用的位按邏輯0傳輸。

當(dāng)主站傳輸命令時，數(shù)據(jù)與時鐘(SCL與SDA)同時變化。而進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)相對時鐘提前半個bit發(fā)生變化(即SDA穩(wěn)定時后，SCL下降沿發(fā)生變化)。具體時序方式如圖1所示。

這種模式下SCL與SDA，同時變化(上升沿與下降沿對齊)，防止由于冗余總線線路出現(xiàn)故障后，總線不能接收到相關(guān)狀態(tài)線，或者相關(guān)狀態(tài)線附著在某一狀態(tài)引入的問題。

主站數(shù)據(jù)模式如圖2所示。

而在數(shù)據(jù)傳輸模式下，在SCL上升沿，SDA數(shù)據(jù)穩(wěn)定給出。從站的傳輸模式如圖3所示。

從站在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，僅提供SDA數(shù)據(jù)驅(qū)動，在主站讀取從站數(shù)據(jù)與狀態(tài)時，從站與主站驅(qū)動SCL之間的關(guān)系如上圖所示。當(dāng)從站進(jìn)行狀態(tài)反饋以及終端驅(qū)動時，將同時驅(qū)動SCL與SDA數(shù)據(jù)線，兩者傳輸相同數(shù)據(jù)信息。

智能冗余總線屬于同步總線，通過嚴(yán)格的時序保證，保證傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠。智能總線最小基本定時單位為1us，即1us傳輸1bit，每1000個bit傳輸時間組成一個基本幀，持續(xù)時間為1ms。每100個基本幀周期，構(gòu)成一個復(fù)幀周期，累計持續(xù)傳輸時間100ms，幀編號從0到99依次計數(shù)。智能總線的整體幀結(jié)構(gòu)圖如圖4所示：

幀號為0的幀，為系統(tǒng)同步幀，所有從站將根據(jù)該幀，獲取定時信息，與主站進(jìn)行鏈路交互、狀態(tài)檢查，通過該幀，能夠確知從站的工作狀態(tài)，線路通斷情況，并據(jù)此給出交互的機(jī)制。

幀號從1到99的幀，則為普通數(shù)據(jù)幀，每幀持續(xù)時間為1ms，總計125個Byte傳輸。該幀的傳輸內(nèi)容支持多個從站共享傳輸或單獨從站共享方式兩種情況。

另外，每幀支持從機(jī)發(fā)送中斷請求，即每1ms，從機(jī)具備一次中斷上報能力。主站除正常按幀格式發(fā)送數(shù)據(jù)外，存在中斷數(shù)據(jù)發(fā)送的情況。這種情況下，主站將打斷正常傳輸，發(fā)送中斷信息頭，并發(fā)送對應(yīng)的命令控制幀格式，各個從機(jī)需要實時判斷中斷情況，接收對應(yīng)控制命令。

表2-2幀類別說明表

同步幀的格式如圖5所示：

該幀0～3Byte組成同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致。

該幀的4、5Byte，由從站1向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從機(jī)的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法。此時，從站將驅(qū)動SCL與SDA數(shù)據(jù)，SCL與SDA傳輸?shù)膬?nèi)容完全一致。

該幀的6與7Byte、8與9Byte、10與11Byte、12與13Byte、14與15Byte、16與17Byte分別由從站2、3、4、5、6、7發(fā)送。主站檢測信號狀態(tài)，確認(rèn)如何設(shè)定傳輸模式。

該幀的第18Byte將設(shè)定從站1的傳輸協(xié)議方式，從站可以從接收的數(shù)據(jù)，確認(rèn)接收方式。同時，主站在19～24Byte依次設(shè)置從站2～7的確認(rèn)接收方式。

該幀的第19Byte，將再次傳輸一個Byte的同步碼序列，從而讓從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻。

該幀的26～27Byte，將接收從機(jī)的中斷響應(yīng)，包括對主站設(shè)定接收出錯，各種從站異常，均可在規(guī)定的時刻進(jìn)行反饋。

該幀的28～30Byte，將向各個從機(jī)發(fā)送命令控制塊。

該幀從第25Byte開始與普通幀設(shè)置完全一致。

普通數(shù)據(jù)幀包含：(1)普通數(shù)據(jù)幀；(2)普通控制幀；(3)專用數(shù)據(jù)幀；(4)專用控制幀；(5)專用數(shù)據(jù)控制混合幀。具體設(shè)計如下：

普通數(shù)據(jù)幀

普通數(shù)據(jù)幀按照如下格式能夠在一個幀內(nèi)，對每個從站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具體格式如圖6所示：

該幀通過對起始Byte(第0個字節(jié))進(jìn)行識別。當(dāng)確認(rèn)本幀為普通數(shù)據(jù)幀后，第1Byte與第2Byte將接收各個從站的中斷響應(yīng)。

主站將在第3Byte進(jìn)行狀態(tài)指示，每個Bit位表征一個從站是否存在數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，Bit0保留，缺省設(shè)為0(目前擬設(shè)定為全站廣播傳輸數(shù)據(jù)，各個從站均需接收)

如果廣播Bit設(shè)置為1，則第4Byte將設(shè)置廣播長度與廣播方向，最大長度可以設(shè)置為127Byte(但實際不應(yīng)該大于當(dāng)前可用剩余的空閑Bit數(shù)目)。

如果第3Byte的Bit1設(shè)置為1，則第5Byte將指示從站1的傳輸長度與傳輸方向，如果該Bit1設(shè)置為0，則依次順延，查詢Bit2是否為1，此時如果為1，則表明從站2有數(shù)據(jù)傳輸，將在廣播長度指示與從站1指示完畢后，占據(jù)其后的Byte進(jìn)行表示。例如，第3Byte的Bit0、1、2均為1，則從站2，將在第6Byte指示其長度與方向；如果Bit0、1均為0，而Bit2為1，則從站2，將在第4Byte指示其傳輸長度與方向。

廣播長度的指示位置：第4Byte，如果Bit0指示為1，否則沒有廣播。

每個從站數(shù)據(jù)的指示位置：

4+sum(Bit[i])，其中i＜當(dāng)前從站編號。

當(dāng)所有從站傳輸長度指示完畢后，主站將發(fā)送主站數(shù)據(jù)命令結(jié)束指令，該指令出現(xiàn)位置最晚位于第12字節(jié)。該數(shù)據(jù)指示命令包含4Bit的固定位指示，以及前面?zhèn)鬏斆畹腃RC-4校驗。各個從站通過確認(rèn)該信號以及CRC-4，明確接收命令的正確性，保證后續(xù)數(shù)據(jù)傳輸正常(通過ACK應(yīng)答響應(yīng)幀指出)。

當(dāng)控制命令結(jié)束后，將啟動廣播發(fā)送(如果存在)，廣播發(fā)送完畢后，將傳送CRC-8校驗數(shù)據(jù)。各個從站將根據(jù)CRC-8狀態(tài)，確認(rèn)傳輸數(shù)據(jù)的正確性。

在廣播數(shù)據(jù)傳輸完畢后，將按照順序依次傳輸各個從站的數(shù)據(jù)。

從站N將根據(jù)傳輸指示位置，確認(rèn)應(yīng)當(dāng)開始傳輸?shù)臅r刻，其起始時刻的計算公式如下：

確認(rèn)控制字結(jié)束時刻：

End_CMD：＝4+sum(Byte3_Bit(i))i＝0...7

確認(rèn)傳輸長度(根據(jù))

Length(從站)＝content(4+sum(Bit[i]))&0x7F 其中i＜當(dāng)前從站編號

Length(廣播)＝content(4)如果Byte3_Bit(0)＝1；否則不存在

廣播信道起始位置：

Broadcast_start＝End_CMD+1；

廣播信道結(jié)束位置：

Broadcast_end＝End_CMD+BroadCast_Length+1；(廣播存在)

Broadcast_end＝End_CMD；(廣播不存在)

從站1響應(yīng)位置：

Station_ACK(1)＝End_CMD+BroadCast_Length+2；(廣播存在)

Station_ACK(1)＝End_CMD+1；(廣播不存在)

從站1起始位置：

Station_start(1)＝End_CMD+BroadCast_Length+3；(廣播存在)

Station_start(1)＝End_CMD+2；(廣播不存在)

從站1結(jié)束位置：

Station_end(1)＝Station_ACK(1)+Station_length(1)+1；(Station1存在傳輸)

Station_end(1)＝Station_ACK(1)-1；(Station1不存在傳輸)

從站N響應(yīng)位置：

Station_ACK(N)＝Station_end(N-1)+1；

從站N起始位置：

Station_start(N)＝Station_ACK(N)+1；

從站N結(jié)束位置：

Station_end(N)＝Station_ACK(N)+Station_length(N)+1；(stationN存在傳輸)

Station_end(N)＝Station_ACK(N)-1；(stationN不存在傳輸)

普通控制幀

智能總線的普通控制采用標(biāo)準(zhǔn)的輪詢控制結(jié)構(gòu)，依次對每個從站進(jìn)行狀態(tài)指示與控制。當(dāng)一輪控制與指示完畢后，將開始下一輪控制指示，直到所有控制狀態(tài)命令傳輸完畢。當(dāng)本幀的控制任務(wù)結(jié)束后，將啟動普通的數(shù)據(jù)傳輸方式，傳輸格式與普通數(shù)據(jù)幀完全一致(從站的中斷請求始終位于本幀的第1與第2Byte，后續(xù)幀類似)。該幀的設(shè)計格式如圖7和圖8所示。

該幀第0Byte將指示本幀為通用控制幀，從站通過識別該幀格式，明確傳輸幀內(nèi)容。

該幀第1、2Byte設(shè)計為從站中斷請求區(qū)，從站的中斷響應(yīng)均從該時間段內(nèi)發(fā)出，每個從站占用2個Bit。任意一種幀格式，均在相同位置包含2Byte的從站中斷請求。

該幀第3Byte為主站控制狀態(tài)字。Bit0默認(rèn)保留(當(dāng)前設(shè)計為控制命令廣播)，Bit1～7分別對應(yīng)從站1～從站7是否存在控制命令。當(dāng)控制命令存在時，將在指定的時刻接收控制命令，并做出對應(yīng)的響應(yīng)。

當(dāng)廣播控制命令存在時，將使用Byte4、Byte5，作為廣播消息內(nèi)容。當(dāng)不存在時，Byte4、Byte5將作為從站使用的控制命令。任意一個從站收到控制命令后，將在后續(xù)一個Byte做出響應(yīng)應(yīng)答。

從站命令的位置：

Station_CMD_START(i)＝6+sum(bit(n))*3 n∈[1～i-1]廣播消息存在

＝4+sum(bit(n))*3 n∈[1～i-1]廣播消息不存在

每個控制命令持續(xù)2個Byte，從站隨后發(fā)送1個Byte的響應(yīng)命令。

當(dāng)一個完整的控制周期發(fā)送完畢后，主控將發(fā)送下一輪控制命令，直到本幀內(nèi)不再需要發(fā)送控制命令。當(dāng)控制命令發(fā)送完畢后，將發(fā)送主站控制命令結(jié)束幀，主站控制命令結(jié)束。隨后發(fā)送總線空閑幀或者發(fā)送普通數(shù)據(jù)傳輸指令，該傳輸指令與普通數(shù)據(jù)傳輸幀的格式完全一致。

專用控制幀

專用控制幀的主要目的是保證在一個傳輸周期內(nèi)，對某個從站進(jìn)行專屬控制，保證不受其它從站的干擾，提高控制效率。具體幀結(jié)構(gòu)圖如圖9所示。

該幀起始Byte(Byte0)將指示本幀為專有控制幀。

Byte1與Byte2為從站中斷請求幀，該幀的傳輸機(jī)制與其它幀完全一致。

Byte3將指示從站號(前4個Bit)，并等待從站響應(yīng)應(yīng)答(后4Bit)。當(dāng)主站獲得從站響應(yīng)后，將啟動后續(xù)控制命令。

專用控制命令格式與普通控制幀的格式完全一致，均有3個Byte組成，前2個Byte有主站發(fā)送命令，后1個Byte由從站發(fā)送控制命令響應(yīng)。

專用控制幀將依次發(fā)送多個控制命令序列，直到所有控制序列結(jié)束。當(dāng)命令發(fā)送完畢后，將發(fā)送主站傳輸空閑指令，直到本幀傳輸結(jié)束。

專用數(shù)據(jù)幀

專用數(shù)據(jù)幀的主要目的是保證在一個傳輸周期內(nèi)，對某個從站進(jìn)行專屬數(shù)據(jù)傳輸，保證不受其它從站的干擾，提高控制效率。具體幀結(jié)構(gòu)圖如圖10所示。

該幀起始Byte(Byte0)將指示本幀為專有數(shù)據(jù)幀。

Byte1與Byte2為從站中斷請求幀，該幀的傳輸機(jī)制與其它幀完全一致。

Byte3將指示從站號(前4個Bit)，并等待從站響應(yīng)應(yīng)答(后4Bit)。當(dāng)主站獲得從站響應(yīng)后，將啟動后續(xù)控制命令。

專用數(shù)據(jù)傳輸命令格式與普通控制幀的格式完全一致，均有傳輸長度與方向指示(1Byte)，主從數(shù)據(jù)傳輸塊，1個Byte CRC-8校驗組成。

當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后，將進(jìn)入主站傳輸空閑指示狀態(tài)。

專用控制與數(shù)據(jù)混合幀

專用數(shù)據(jù)幀的主要目的是保證在一個傳輸周期內(nèi)，對某個從站進(jìn)行專屬控制，并利用剩余的傳輸時間對另外一個從站(也可以是本從站)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，提高控制效率。該幀是專用控制信道與專用數(shù)據(jù)信道的結(jié)合體，具體幀結(jié)構(gòu)圖如圖11所示。

該幀起始Byte(Byte0)將指示本幀為專有控制與數(shù)據(jù)混合幀。

Byte1與Byte2為從站中斷請求幀，該幀的傳輸機(jī)制與其它幀完全一致。

Byte3將指示從站號(前4個Bit)，并等待從站響應(yīng)應(yīng)答(后4Bit)。當(dāng)主站獲得從站響應(yīng)后，將啟動后續(xù)控制命令。

后續(xù)控制命令與專有控制信道的控制格式完全一致。當(dāng)主站控制命令結(jié)束指示后，將傳輸一個主站數(shù)據(jù)同步序列，表示專有數(shù)據(jù)序列傳輸開始。

專有數(shù)據(jù)同步序列傳輸完畢后，將通過1個Byte完成主站與從站的信號交互應(yīng)答，并啟動數(shù)據(jù)塊傳輸過程。

專用數(shù)據(jù)傳輸命令格式與普通控制幀的格式完全一致，均有傳輸長度與方向指示(1Byte)，主從數(shù)據(jù)傳輸塊，1個Byte CRC-8校驗組成。

當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸完畢后，將進(jìn)入主站傳輸空閑指示狀態(tài)。

主站中斷幀格式詳細(xì)設(shè)計

該幀主要為提高總線響應(yīng)速度而設(shè)計，能夠在任意位置發(fā)起(同步幀的幀頭部分除外)，從而打斷當(dāng)前的傳輸。從站需要一直檢測該序列，保證傳輸?shù)目煽啃?。中斷幀格式如圖12所示。

該幀由9個Byte的特殊序列作為頭，從站檢測該序列后，進(jìn)入中斷響應(yīng)模式。此時主站將呼叫控制的從站，并等待應(yīng)答；主站取得應(yīng)答響應(yīng)后，將發(fā)送從站控制命令，并等待控制命令響應(yīng)，后續(xù)將持續(xù)按照該模式完成控制命令。當(dāng)主站完成中斷控制后，將發(fā)送主站傳輸空閑指示。當(dāng)打斷的一幀結(jié)束后，整個系統(tǒng)傳輸回復(fù)正常。

傳輸幀BIT結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計

幀頭控制命令格式如圖13和圖14所示。

各個從站通過識別SCL與SDA的狀態(tài)變化，即可明確當(dāng)前幀的格式以及需要傳輸?shù)膬?nèi)容。

幀內(nèi)部字段格式：

從站點心跳檢測字

格式如圖15所示，總計16bit，其中Bit1保留作為保護(hù)bit，主站實際檢測后續(xù)Bit2到Bit16，共計15bit。SCL與SDA傳輸內(nèi)容一致，由從站驅(qū)動，主站檢測接收。

從站狀態(tài)指示字

格式如圖16所示，總計8bit，其中Bit1保留，現(xiàn)用作廣播指示

專用信道的主從響應(yīng)與應(yīng)答格式

如圖17所示，該數(shù)據(jù)格式的前3bit，由主站驅(qū)動，SCL與SDA發(fā)送相同數(shù)據(jù)，由發(fā)送3BIT拼接的二進(jìn)制數(shù)據(jù)(Bit1為MSB)指示內(nèi)容確認(rèn)站址編號從1到7。保留位，目前由主站驅(qū)動，發(fā)送1MCLK。Bit5到Bit8由點到的從站驅(qū)動，SCL與SDA完全相同，發(fā)送內(nèi)容則為從站響應(yīng)應(yīng)答以及當(dāng)前站址編號。

實施例1

一種應(yīng)用于智能冗余總線的時序控制方法，其中，智能冗余總線的整體幀結(jié)構(gòu)包括了：幀號為0的幀，為系統(tǒng)同步幀，所有從站將根據(jù)該系統(tǒng)同步幀，獲取定時信息，與主站進(jìn)行鏈路交互、狀態(tài)檢查，通過該系統(tǒng)同步幀，確知從站的工作狀態(tài)，線路通斷情況，并據(jù)此給出交互的機(jī)制；幀號從1到99的幀，為普通數(shù)據(jù)幀，每幀持續(xù)時間為1毫秒(ms)，總計125個字節(jié)(Byte)；所述同步幀包括：該幀0～3字節(jié)(Byte)組成同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；該幀的4、5字節(jié)(Byte)，由從站1向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；該幀的6與7字節(jié)(Byte)、8與9字節(jié)(Byte)、10與11字節(jié)(Byte)、12與13字節(jié)(Byte)、14與15字節(jié)(Byte)、16與17字節(jié)(Byte)分別由從站2、3、4、5、6、7發(fā)送；該幀的第18字節(jié)(Byte)將設(shè)定從站1的傳輸協(xié)議方式，從站可以從接收的數(shù)據(jù)，確認(rèn)接收方式；同時，主站在19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置從站2～7的確認(rèn)接收方式；該幀的第19字節(jié)(Byte)，將再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列，從而讓從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；該幀的26～27字節(jié)(Byte)，將接收從站的中斷響應(yīng)，包括對主站設(shè)定接收出錯，各種從站異常，均可在規(guī)定的時刻進(jìn)行反饋；該幀的28～30字節(jié)(Byte)，將向各個從站發(fā)送命令控制塊；步驟1：主站通過同步幀的第0～3字節(jié)(Byte)向所有從站發(fā)送同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；步驟2：第一從站，通過同步幀的第4、5字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；步驟3：主站，通過同步幀第18字節(jié)(Byte)，設(shè)定第一從站的傳輸協(xié)議方式；步驟4：主站，通過同步幀第19字節(jié)(Byte)，再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列給第一從站，從而讓第一從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；步驟5：主站和第一從站之間根據(jù)步驟1-4的設(shè)定，通過普通數(shù)據(jù)幀，傳輸數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，該方法還包括：步驟6：除了第一從站以外的其它從站，通過該同步幀的第6-17字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)所述其它從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法。

優(yōu)選的，該方法還包括：步驟7：主站在該同步幀的第19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置所述的其它從站的確認(rèn)接收方式。

實施例2

一種應(yīng)用于智能冗余總線的時序控制系統(tǒng)，其中，智能冗余總線的整體幀結(jié)構(gòu)包括了：幀號為0的幀，為系統(tǒng)同步幀，所有從站將根據(jù)該系統(tǒng)同步幀，獲取定時信息，與主站進(jìn)行鏈路交互、狀態(tài)檢查，通過該系統(tǒng)同步幀，確知從站的工作狀態(tài)，線路通斷情況，并據(jù)此給出交互的機(jī)制；幀號從1到99的幀，為普通數(shù)據(jù)幀，每幀持續(xù)時間為1毫秒(ms)，總計125個字節(jié)(Byte)；所述同步幀包括：該幀0～3字節(jié)(Byte)組成同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；該幀的4、5字節(jié)(Byte)，由從站1向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；該幀的6與7字節(jié)(Byte)、8與9字節(jié)(Byte)、10與11字節(jié)(Byte)、12與13字節(jié)(Byte)、14與15字節(jié)(Byte)、16與17字節(jié)(Byte)分別由從站2、3、4、5、6、7發(fā)送；該幀的第18字節(jié)(Byte)將設(shè)定從站1的傳輸協(xié)議方式，從站可以從接收的數(shù)據(jù)，確認(rèn)接收方式；同時，主站在19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置從站2～7的確認(rèn)接收方式；該幀的第19字節(jié)(Byte)，將再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列，從而讓從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；該幀的26～27字節(jié)(Byte)，將接收從站的中斷響應(yīng)，包括對主站設(shè)定接收出錯，各種從站異常，均可在規(guī)定的時刻進(jìn)行反饋；該幀的28～30字節(jié)(Byte)，將向各個從站發(fā)送命令控制塊；裝置1，用于主站通過同步幀的第0～3字節(jié)(Byte)向所有從站發(fā)送同步序列，所有從站通過該序列確定當(dāng)前的起始位置、幀號并調(diào)整內(nèi)部時鐘，保持與主站時鐘一致；裝置2，用于第一從站，通過同步幀的第4、5字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法；裝置3，用于主站，通過同步幀第18字節(jié)(Byte)，設(shè)定第一從站的傳輸協(xié)議方式；裝置4，用于主站，通過同步幀第19字節(jié)(Byte)，再次傳輸一個字節(jié)(Byte)的同步碼序列給第一從站，從而讓第一從站準(zhǔn)確定時，并確定數(shù)據(jù)接收起始時刻；裝置5，用于主站和第一從站之間根據(jù)步驟1-4的設(shè)定，通過普通數(shù)據(jù)幀，傳輸數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，該系統(tǒng)，包括：裝置6，用于除了第一從站以外的其它從站，通過該同步幀的第6-17字節(jié)(Byte)，向主站發(fā)送心跳數(shù)據(jù)，主站通過檢測該數(shù)據(jù)序列以及誤包率，確認(rèn)所述其它從站的線路傳輸狀態(tài)以及傳輸路徑時延，并據(jù)此設(shè)定兩者間交互的方法。

優(yōu)選的，該系統(tǒng)，包括：裝置7，用于主站在該同步幀的第19～24字節(jié)(Byte)依次設(shè)置所述的其它從站的確認(rèn)接收方式。