基于STM32F105微控制器的雙CAN冗余設(shè)計方案

　　雙線CAN 冗余系統(tǒng)的另一關(guān)鍵指標(biāo)是總線切換時間， 它等于檢測錯誤所需時間與處理故障總線未發(fā)送報文所需時間之和， 切換時間越短， 總線故障對報文傳輸造成的延遲就越小。檢測錯誤所需時間，即從總線錯誤出現(xiàn)到被冗余程序檢測到所需的時間。以總線斷開故障為例， 發(fā)送器每發(fā)送一個報文產(chǎn)生一次應(yīng)答錯誤， 錯誤計數(shù)器每次加8, 需連續(xù)進(jìn)行16次發(fā)送， 使錯誤計數(shù)器值達(dá)到128引起總線切換。在位速率125kbps情況下， 發(fā)送最長為128位的報文， 若忽略控制器重發(fā)間隔時間， 從故障發(fā)生到被檢測到的響應(yīng)時間為：

　　為避免在總線切換時丟失報文， 冗余算法需回讀故障控制器中未發(fā)送報文， 由此產(chǎn)生額外的故障處理時間， 因?yàn)槊總€發(fā)送郵箱最多存儲3個報文， 假定位速率125kbps不變， 備份總線發(fā)送時即取得仲裁，最長故障處理時間為：

　　因此總線切換時間為16. 38+ 3. 07= 19. 45m s。

　　通過實(shí)驗(yàn)測得在125kbps位速率下連續(xù)發(fā)送不同報文長度的總線切換時間如表1所示：

表1 總線切換時間

　　在125kbps位速率下切換時間為22. 80ms, 比理論計算值稍長， 這是由總線切換時運(yùn)行冗余算法及讀取控制器錯誤寄存器（ ESR）所額外消耗的， 但在實(shí)際應(yīng)用中， 發(fā)送報文獲取仲裁所需的等待時間遠(yuǎn)大于切換時間， 總線故障并不頻繁發(fā)生， 冗余切換算法對系統(tǒng)的運(yùn)行并無顯著影響。

　　4 結(jié)束語

　　與傳統(tǒng)單片機(jī)總線外擴(kuò)兩片CAN 控制器的冗余方案相比， 本設(shè)計充分利用STM32F105微控制器內(nèi)置的兩路CAN 控制器， 簡化電路設(shè)計， 相對降低了成本， 同時雙CAN 冗余通信系統(tǒng)的采用提高了系統(tǒng)整體可靠性。所使用雙總線負(fù)載均衡技術(shù)， 可以提高總線帶寬， 平衡通信負(fù)荷。系統(tǒng)船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)的圖像和數(shù)據(jù)信號的傳輸中取得很好的效果。