一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法与流程

本发明涉及发射车信息化控制技术领域，更为具体地，本发明为一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法。

背景技术：

目前，can总线是一种支持分布式控制方式的串行通信网络，因其具有高可靠性、低传输错误率、应用方便等诸多优点而成为目前应用最广泛的几种现场总线之一，在控制领域有着广泛应用。

常规发射车信息化控制系统的主要实现方式往往是单一的can网络模式，但是单一的can总线只有一个网段，仅支持一种can总线协议，从而导致多网段数据只能放于同一网段而产生的数据混乱问题，进而导致了发射车信息化控制的实时性差、灵活性差、可靠性差等问题，因而这种模式限制了现代化的发射车信息化控制系统的发展。

因此，如何避免常规的方案中多网段数据置于同一网段而产生的混乱现象以及如何提高发射车信息化控制的实时性、灵活性及可靠性，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

技术实现要素：

为解决现有发射车信息化控制方法存在的多网段数据混乱、实时性差、灵活性差、可靠性差等问题，本发明创新地提出了一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法，其通过设置统一的网关单元进行数据的接收和转发，从而有效解决依据不同协议传输的数据的交互问题，极大地提高了发射车信息化控制的实时性、灵活性及可靠性。

为实现上述的技术目的，本发明公开了一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法，该交互方法包括如下步骤，

步骤1，分别建立各网段与网关单元的连接；所述各网段包括发射车信息化控制系统中的测发控网段、车控网段、供配电网段及底盘网段，且所述测发控网段的通讯协议与其他网段的通讯协议不同；

步骤2，通过所述网关单元监听是否有各网段发送过来的数据；如果是，则执行步骤3；如果否，则重新执行步骤2；

步骤3，保存所述各网段发送过来的数据；

步骤4，识别数据id和数据流向信息，调整所述数据的格式；

步骤5，根据所述数据的id和数据流向信息，将格式调整后的数据转发出去，从而完成四个网段之间的互联互通；然后返回步骤2。

本发明创新地通过网关单元实现四个网段之间的互联互通，从而完成测发控以太网数据分别与车控can数据、供配电can数据、底盘can数据的双向传输功能，同时实现了车控网段、供配电网段、底盘网段之间can数据的交互传输功能。

进一步地，步骤3中，在保存步骤前，还包括对数据进行有效性判断的步骤；如果数据有效，则保存数据；如果数据无效，则舍弃该无效的数据，返回步骤2。

本发明基于上述附加的有效性判断技术特征，有效地避免了无效数据对控制系统资源的占用和错误指令的执行，提高了本发明工作的可靠性。

进一步地，所述测发控网段采用以太网络udp协议，所述车控网段采用can网络canopen协议，所述供配电网段也采用can网络canopen协议，所述底盘网段采用can网络saej1939协议。

本发明中，测发控网段构建以internet为核心的通信网络，实现基于网络化和信息化的一体化作战指挥、智能测试及快速发射控制；车控网段采用现场can总线控制技术，且基于canopen协议的双通道同收同发方式实现数据的可靠通信，以完成发射车展车、起竖、回抱、收车等自动流程控制；供配电网段也采用现场can总线控制技术，且基于canopen协议的双通道同收同发方式实现智能供配电管理单元的上电、调压指令及回令和电压电流数据的可靠通信；底盘网段采用现场can总线控制技术，基于saej1939协议的单通道扩展帧，实现底盘电气系统底盘发动机以及变速箱等设备状态的检测、悬架自动调高、辅助驾驶等功能。

进一步地，所述测发控网段、车控网段、供配电网段以及底盘网段之间进行物理隔离。

在远程控制和多节点现场分布式控制相结合的大型信息化系统中，本发明解决了支持udp协议的以太网络分别与支持canopen协议、j1939协议的can网络数据通信，同时实现了canopen协议与j1939协议can网络之间数据通信，大大提高了发射车信息化控制系统的实时性、灵活性及可靠性。

进一步地，步骤2中，通过轮询方式接收数据；步骤5中，数据转发的方式包括即时转发和定时转发，所述定时转发通过中断方式实现、按照固定周期将数据转发。

进一步地，步骤5中，通过设置定时器的方式实现中断。

进一步地，所述网关单元采用dsp控制器与fpga控制器结合的架构，所述dsp控制器与fpga控制器之间通过双口ram交换数据，所述fpga控制器用于接收、发送can总线数据和以太网数据，所述dsp控制器用于接收、过滤及转发can总线数据和以太网数据。

进一步地，步骤2中，通过网关单元的fpga控制器依次监听车控网段、供配电网段、底盘网段及测发控网段是否有数据传入。

本发明的有益效果为：本发明避免了多网段数据只能放置在同一网段的混乱现象发生，使系统架构清晰、数据无交叉干扰，从而提高实时传输效果，为用户提供了现场分布式控制和远程控制多种选择，提高了发射车信息化系统的现代化水平。因此，本发明大大地提高了发射车信息化控制系统的实时性、灵活性及可靠性。

附图说明

图1为一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法的流程示意图。

图2为实施本发明的控制系统的示意图。

图3为网关单元硬件结构的示意图。

图4为各网段的数据交互主循环流程的示意图。

图5为车控网段数据接收处理流程的示意图。

图6为定时转发处理流程的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法进行详细的解释和说明。

如图1-6所示，为了充分发挥can总线的组网控制功能，实现远程控制，本发明具体公开了一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法，将以太网技术与can总线技术结合，相对于can总线而言，以太网具有更高的通信速率和更远的传输距离，基于udp协议的以太网技术采用国际主流标准，可实现远程访问，因而本发明创新地将以太网和can总线的结合应用于现场控制级的数据交互，从而扩展了控制系统。该交互方法是基于dsp平台的can网络和以太网络多协议的数据交互方法，具体包括如下步骤。

步骤1，分别建立各网段与网关单元的连接；本实施例中，根据控制系统的功能分析以及独立性需求，如图1所示，各网段包括发射车信息化控制系统中的测发控网段、车控网段、供配电网段及底盘网段，为了提高数据传输的可靠性和有效性，测发控网段、车控网段、供配电网段及底盘网段之间进行物理隔离，必须通过网关单元才能实现各个网段之间的数据过滤和转发，且测发控网段的通讯协议与其他网段的通讯协议不同。本实施例中，测发控网段采用以太网络udp协议，车控网段采用can网络canopen协议，供配电网段也采用can网络canopen协议，底盘网段采用can网络saej1939协议，本发明根据上述协议对应的规范制定了以太网数据接口定义以及can总线数据接口定义，明确了各帧数据的id、长度、数据流向、传输方式、数据含义等内容，确保各网段数据能够按照系统要求有效地进行交互。

更为具体地，网关单元采用dsp控制器与fpga控制器结合的架构，dsp控制器与fpga控制器之间通过双口ram交换数据，fpga控制器用于接收、发送can总线数据和以太网数据，而dsp控制器用于接收、过滤及转发can总线数据和以太网数据。本实施例中，如图2所示，dsp控制器的型号为tms320f28335，fpga控制器的信号为lx60系列，其中，fpga控制器分别与can总线和以太网控制器的物理层相连接，其负责数据的接收和发送，udp-can的数据交互、can-can数据交互均在dsp控制器中进行。

步骤2，如图4所示，本发明通过轮询方式接收数据，具体地，通过网关单元监听是否有各网段发送过来的数据；如果是，则执行步骤3；如果否，则重新执行步骤2；本实施例中，通过网关单元内的fpga控制器依次监听车控网段、供配电网段、底盘网段及测发控网段是否有数据传入，如果查询到有数据接收，则执行步骤3。

步骤3，保存各网段发送过来的数据；本实施例中，在保存步骤前，还包括对数据进行有效性判断的步骤；在查询到有数据接收时，如果数据有效，则保存数据；如果数据无效，则舍弃该无效的数据，返回步骤2。

步骤4，对于有效的数据，本发明通过识别数据id和数据流向信息调整数据的格式。

步骤5，根据数据的id和数据流向信息，将格式调整后的数据转发出去，从而完成四个网段之间的互联互通；然后返回步骤2。更为具体地，数据转发的方式包括即时转发和定时转发，定时转发通过中断方式实现、按照固定周期将数据转发，具体地，通过设置定时器的方式实现中断功能。

本发明的具体实施过程中，如图3、4、5、6所示，本发明依次查询各网段是否接收到数据，如果发现有新数据，则根据数据的id和内容对数据的有效性进行判断，对于有效数据进行保存、数据格式调整及转发等相应处理，来自can总线上的数据通过can收发器和can隔离器进入到fpga控制器内部，由canip将串行数据转换为并行数据，经过校验、滤波以后存入ip核接收fifo，并产生接收中断，fpga控制器中的内部数据处理逻辑检查canip是否产生接收中断，如果有则将can数据从ip核接收fifo中读出存入接收fifo，同时向dsp控制器发送中断信号。dsp控制器将待发送数据写入发送寄存器，fpga控制器的内部数据处理逻辑将待发送数据按照canip要求的格式写入canip的发送寄存器，canip将数据增加校验并串行化以后通过can隔离器和can收发器发送到can总线上。本实施例中，数据发送处理分为即时转发和定时转发：即时转发是指按照各网段接口定义接收到须立即发送到其他网段的数据，主要包括控制指令、指令回令、报警信息等，且该处理方式对应的模块在数据接收处理中被调用，按照协议调整数据格式并发送到相应网段；定时转发是指按照各网段接口定义以一定间隔时间将一个网段的数据转发到另一个网段，主要包括各个网段的传感器数据和心跳数据。定时转发要求每帧数据的发送周期为1s，但所有定时发送数据不能在同一时刻进行转发，避免总线负载瞬时过大导致数据丢帧，所以本发明在dsp控制器中使用了一个40ms定时器，如图6所示，每次定时时间一到，只发送当前偏移对应的一帧数据，然后将偏移指向下一帧数据，等待下一次定时中断时发送，这种处理方式使得需要定时转发的所有25帧数据达到了周期1s且均匀分散转发的效果。基于上述can总线数据的接收和发送，以太网数据的接收和发送与can接收发送功能类似。

基于上述方案，本发明实现了udp协议以太网络和canopen协议can总线网络数据通信，实现了udp协议以太网络和j1939协议can总线网络数据通信，实现了canopen协议can总线网络和j1939协议can总线网络数据通信。

另外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。