1553总线的功能安全通信方法与流程

本发明属于计算机通信1553总线技术领域，具体涉及一种1553总线的功能安全通信方法。

背景技术：

目前以太网功能安全在工业以太网中研究的热度较高，用于保障以太网在电磁、高温、潮湿、噪声、振动等多种恶劣环境干扰下的适应性、可靠性和可维护性。例如profisafe安全协议、cipsafety安全协议和epasafety安全协议等均面向以太网研发。

1553总线物理层采用曼彻斯特编码，与以太网(10base-t)物理层采用编码算法相同；1553总线逻辑链路层基本单元(字)采用奇偶校验方法，只能实现单比特纠错，远弱于以太网逻辑链路层基本单元(帧)采用的crc32校验方法。因此，从协议编码设计上，1553总线的安全性要弱于以太网。

目前，针对1553总线安全协议的研究尚属空白。因此，迫切地需要一种方法简单的、高效的，提高1553总线功能安全的通信方法。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种方法简单的、高效的，提高1553总线功能安全的通信方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种1553总线的功能安全通信方法，所述方法用于实现bc到rt和rt到bc的功能安全通信，其中，1553总线bc到rt的功能安全通信方法包含以下步骤：

s1：bc向rt发送1553接收命令字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字；

s2：rt接收1553接收命令字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字，进行消息数据校验；

s3：rt向bc发送携带rt状态字序号的1553状态字；

s4：bc接收携带rt状态字序号的1553状态字，进行响应时间校验和状态字序号校验。

优选地，1553总线bc到rt的功能安全通信方法中，步骤s1具体包括：

s101：对要发送的数据进行crc-16计算；

s102：将crc-16的计算结果按1553数据字的格式生成消息数据校验字；

s103：发送1553接收命令字，发送规定数目的1553数据字，以没有字间隔的方式继续发送消息数据校验字；

s104：命令与响应消息间隔计时开始。

优选地，1553总线bc到rt的功能安全通信方法中，步骤s2具体包括：

s201：接收1553接收命令字，接收规定数目的1553数据字，以没有字间隔的方式继续接收消息数据校验字；

s202：对接收的有效数据进行crc-16计算，并与消息数据校验字中crc-16数据进行比较，如果一致，则消息数据校验成功，否则消息数据校验失败。

优选地，1553总线bc到rt的功能安全通信方法中，步骤s3具体包括：

s301：如果消息数据校验成功，则执行s302，否则，执行s303；

s302：将1553状态字中消息出错比特置位；

s303：将rt状态字序号写入状态字的保留比特；

s304：发送1553状态字；

s305：rt状态字序号加1。

优选地，1553总线bc到rt的功能安全通信方法中，步骤s4具体包括：

s401：接收1553状态字；

s402：命令与响应消息间隔计时停止，如果计时值在命令与响应消息间隔时间允许值范围内，响应时间校验成功，否则响应时间校验失败；

s403：提取状态字保留比特作为rt状态字序号；

s404：与rt状态字序号期望值比较，如果相等，则认为状态字序号校验成功，继续执行步骤s405，否则，认为状态字序号校验失败，直接执行步骤s406；

s405：rt状态字序号期望值加1；

s406：bc到rt功能安全通信结束。

优选地，其特征在于，其中，1553总线rt到bc的功能安全通信方法，包含以下步骤：

s1’：bc向rt发送1553发送命令字；

s2’：rt接收1553发送命令字；

s3’：rt向bc发送携带rt状态字序号的1553状态字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字；

s4’：bc接收携带rt状态字序号的1553状态字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字，进行响应时间校验、状态字序号校验和消息数据校验。

优选地，1553总线rt到bc的功能安全通信方法中，步骤s1’具体包括：

s101’：发送1553发送命令字；

s102’：命令与响应消息间隔计时开始；

优选地，1553总线rt到bc的功能安全通信方法中，步骤s3’具体包括：

s301’：对要发送的数据进行crc-16计算；

s302’：将crc-16的计算结果按1553数据字的格式生成消息数据校验字；

s303’：将rt状态字序号写入状态字的保留比特；

s304’：发送1553状态字、发送规定数目的1553数据字、以没有字间隔的方式继续发送消息数据校验字；

s305’：rt状态字序号加1。

优选地，1553总线rt到bc的功能安全通信方法中，步骤s4’的具体包括：

s401’：接收1553状态字、接收规定数目的1553数据字、以没有字间隔的方式继续接收消息数据校验字；

s402’：命令与响应消息间隔计时停止，如果计时值在命令与响应消息间隔时间允许值范围内，响应时间校验成功，否则响应时间校验失败；

s403’：提取状态字保留比特作为rt状态字序号；

s404’：与rt状态字序号期望值比较，如果相等，状态字序号校验成功，执行步骤s405’，否则，状态字序号校验失败，执行步骤s407’；

s405’：rt状态字序号期望值加1；

s406’：对接收的有效数据进行crc-16计算与消息数据校验字中crc-16数据进行比较，如果一致，则消息数据校验成功，否则消息数据校验失败；

s407’：rt到bc功能安全通信结束。

(三)有益效果

本发明公开的一种1553总线的功能安全通信方法，通过状态字序号校验功能实现状态字丢失、乱序等故障检测，通过消息数据安全校验功能实现错数、伪装等故障检测，通过响应时间校验功能实现响应超时故障检测，提高了1553总线的功能安全等级，使其尤其适应于恶劣环境的应用。

附图说明

图1为本发明中设计的方法消息格式示意图；

图2为本发明中bc到rt功能安全通信流程示意图；

图3为本发明中rt到bc功能安全通信流程示意图；

图4为本发明采用的状态字格式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供的一种1553总线的功能安全通信方法，可以实现bc到rt和rt到bc的功能安全通信。

如图1至图4所示，1553总线bc到rt的功能安全通信方法，包含以下步骤：

s1：bc向rt发送1553接收命令字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字；

其中，步骤s1具体包括：

s101：对要发送的数据进行crc-16计算；

s102：将crc-16的计算结果按1553数据字的格式生成消息数据校验字；

s103：发送1553接收命令字，发送规定数目的1553数据字，以没有字间隔的方式继续发送消息数据校验字；

s104：命令与响应消息间隔计时开始；

s2：rt接收1553接收命令字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字，进行消息数据校验；

其中，步骤s2具体包括：

s201：接收1553接收命令字，接收规定数目的1553数据字，以没有字间隔的方式继续接收消息数据校验字；

s202：对接收的有效数据进行crc-16计算，并与消息数据校验字中crc-16数据进行比较，如果一致，则消息数据校验成功，否则消息数据校验失败；

s3：rt向bc发送携带rt状态字序号的1553状态字；

其中，步骤s3具体包括：

s301：如果消息数据校验成功，则执行s302，否则，执行s303；

s302：将1553状态字中消息出错比特(比特9)置位；

s303：将rt状态字序号(初始值为0)写入状态字的保留比特(比特12至14)；

s304：发送1553状态字；

s305：rt状态字序号加1；

s4：bc接收携带rt状态字序号的1553状态字，进行响应时间校验和状态字序号校验；

其中，步骤s4具体包括：

s401：接收1553状态字；

s402：命令与响应消息间隔计时停止，如果计时值在命令与响应消息间隔时间允许值范围内，响应时间校验成功，否则响应时间校验失败；

s403：提取状态字保留比特(比特12至14)作为rt状态字序号；

s404：与rt状态字序号期望值(初始值为0)比较，如果相等，则认为状态字序号校验成功，执行步骤s405(然后再执行步骤406)，否则，认为状态字序号校验失败，直接执行步骤s406；

s405：rt状态字序号期望值加1；

s406：bc到rt功能安全通信结束(然后可重新返回步骤s1执行下一轮操作)；

1553总线rt到bc的功能安全通信方法，包含以下步骤：

s1’：bc向rt发送1553发送命令字；

其中，步骤s1’具体包括：

s101’：发送1553发送命令字；

s102’：命令与响应消息间隔计时开始；

s2’：rt接收1553发送命令字；

s3’：rt向bc发送携带rt状态字序号的1553状态字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字；

其中，步骤s3’具体包括：

s301’：对要发送的数据进行crc-16计算；

s302’：将crc-16的计算结果按1553数据字的格式生成消息数据校验字；

s303’：将rt状态字序号(初始值为0)写入状态字的保留比特(比特12至14)；

s304：发送1553状态字、发送规定数目的1553数据字、以没有字间隔的方式继续发送消息数据校验字；

s305’：rt状态字序号加1；

s4’：bc接收携带rt状态字序号的1553状态字、规定数目的1553数据字和消息数据校验字，进行响应时间校验、状态字序号校验和消息数据校验；

其中，步骤s4’具体包括：

s401’：接收1553状态字、接收规定数目的1553数据字、以没有字间隔的方式继续接收消息数据校验字；

s402’：命令与响应消息间隔计时停止，如果计时值在命令与响应消息间隔时间允许值范围内，响应时间校验成功，否则响应时间校验失败；

s403’：提取状态字保留比特(比特12至14)作为rt状态字序号；

s404’：与rt状态字序号期望值(初始值为0)比较，如果相等，状态字序号校验成功，继续执行步骤s405’，否则，状态字序号校验失败，直接执行步骤s407’；

s405’：rt状态字序号期望值加1；

s406’：对接收的有效数据进行crc-16计算与消息数据校验字中crc-16数据进行比较，如果一致，则消息数据校验成功，否则消息数据校验失败；

s407’：rt到bc功能安全通信结束(然后可重新返回步骤s1’执行下一轮操作)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。