提升CAN网络的通讯可靠性的方法、设备论文和设计-张光旭

全文摘要

本发明公开了一种提升CAN网络的通讯可靠性的方法、设备。其中，CAN网络的通讯可靠性的方法，包括步骤：监控当前采样点配置下CAN的通讯错误率；当所述通讯错误率大于预设值时，保持CAN的位时间的时间片总个数不变，调整所述位时间相应段的时间片数量来更改采样点配置；统计各采样点配置及其对应的通讯错误率，并选择通讯错误率最小的采样点配置对CAN进行重新初始化。本发明可以根据工程现场的情况不同自动进行采样点配置，选择通讯错误率最小的采样点配置来优化CAN网络。

主设计要求

1.一种提升CAN网络的通讯可靠性的方法，其特征在于，包括步骤：监控当前采样点配置下CAN的通讯错误率，具体包括：统计一段时间内收到的总的数据帧Frame，以及该段时间内的通讯错误的次数Error，得到通讯错误率Err=(Error\/Frame)*100%；当所述通讯错误率大于预设值时，保持CAN的位时间的时间片总个数不变，调整所述位时间相应段的时间片数量来更改采样点配置；统计各采样点配置及其对应的通讯错误率，并选择通讯错误率最小的采样点配置对CAN进行重新初始化。

设计方案

1.一种提升CAN网络的通讯可靠性的方法，其特征在于，包括步骤：

监控当前采样点配置下CAN的通讯错误率，具体包括：统计一段时间内收到的总的数据帧Frame，以及该段时间内的通讯错误的次数Error，得到通讯错误率Err= (Error\/Frame)*100%；

当所述通讯错误率大于预设值时，保持CAN的位时间的时间片总个数不变，调整所述位时间相应段的时间片数量来更改采样点配置；

统计各采样点配置及其对应的通讯错误率，并选择通讯错误率最小的采样点配置对CAN进行重新初始化。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各采样点配置包括：更改采样点配置前的采样点配置和更改采样点配置后的采样点配置。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位时间相应段具体为位时间的传播时间段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，更改采样点配置具体包括：

保持所述位时间所有段的时间片的总数不变，减少相位缓冲段2的时间片个数，增加传播时间段和\/或相位缓冲段1的时间片个数，统计至少一种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，更改采样点具体包括：

保持所述位时间所有段的时间片的总数不变，增加相位缓冲段2的时间片个数，减少传播时间段和\/或相位缓冲段1的时间片个数，统计至少一种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，更改采样点具体包括：

保持所述位时间所有段的时间片的总数不变，增加传播时间段的时间片个数并减少相位缓冲段1的时间片个数，或者减少传播时间段的时间片个数并增加相位缓冲段1的时间片个数，统计至少一种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率。

设计说明书

技术领域

本发明涉及CAN网络的通讯参数的优化，尤其涉及一种提升CAN网络的通讯可靠性的方法，以及采用了该方法的设备。

背景技术

CAN网络的通讯质量与很多因素相关，主要包括以下几点：1、通讯节点之间的距离，通讯线的类型及阻抗；2、各通讯节点的晶振误差；3、外部环境引起的偏差。由于在产品开发阶段，难以模拟以上所有可能的情况，各个情况下最佳采样点也是不一样的，因此通常都是采用一个大多数情况下适用的折中的采样点，固化在产品程序中。

但是在实际工程现场中，由于以上因素的影响，预先设置的CAN采样点可能不能保证通讯节点的数据收发质量，会出现数据丢帧、收发异常等现象，影响产品功能的正常运行。以多联机为例，由于设备节点类型和节点数量较多，加之工程现场的差异较大，导致通讯波形质量差异较大，造成通讯功能异常，从而影响设备节点之间的功能运行。

发明内容

为了解决现有技术中采样点固化在产品中不能根据情况调节的技术问题，本发明提出了提升CAN网络的通讯可靠性的方法、设备。

本发明提出的提升CAN网络的通讯可靠性的方法，包括步骤：

监控当前采样点配置下CAN的通讯错误率；

当所述通讯错误率大于预设值时，保持CAN的位时间的时间片总个数不变，调整所述位时间相应段的时间片数量来更改采样点配置；

统计各采样点配置及其对应的通讯错误率，并选择通讯错误率最小的采样点配置对CAN进行重新初始化。

优选的，所述各采样点配置包括：更改采样点配置前的采样点配置和更改采样点配置后的采样点配置。

具体的，监控当前采样点配置下的CAN的通讯错误率具体包括：

统计一段时间内收到的总的数据帧Frame，以及该段时间内的通讯错误的次数Error，得到通讯错误率Err= (Error\/Frame)*100%。

具体的，所述位时间相应段具体为位时间的传播时间段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。

第一种，更改采样点配置具体包括：

第二种，更改采样点具体包括：

第三种，更改采样点具体包括：

本发明提出的设备，采用了上述技术方案中所述的方法来提升其CAN网络的通讯可靠性。

具体的，所述设备包括多联机空调。

通过本发明可以在设备的工程现场，例如多联机空调的工程现场，通过实时自动调整通讯参数，使通讯节点的采样点配置自动适应工程环境各通讯因素，提升网络通讯质量，得以确定最低通讯错误率的采样点配置，保障各通讯节点的正常通讯，避免固定采样点带来的数据收发异常引起的功能运行异常。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的原理及实施例。

CAN是总线的一种，可具备多主机结构，CAN具有正、反两个极性，即具有两组线，各节点之间通过双线平衡差分方式收发数据，因此CAN可以支持节点数量众多、通讯距离长的设备，外机、各内机以及其他设备节点之间在通讯上都是平等的一个关系，各节点平等的进行通讯的方式，它们采用手拉手的连接结构，通常情况下，外机作为通讯网络的一端，内机设备或其他如新风、热水等CAN设备节点作为通讯网络的另一端，实际工程中，该网络节点多达上百个，通讯距离超过一千米，工程环境因素多变。若是有相应的错误处理机制，可以确保其通讯可靠性。

通讯时两个通讯节点（即设备节点）的速度需要一致，即通讯的波特率要一致，而波特率=外设时钟\/分频系数\/时间片的总个数，因此，可以通过调节各段的时间片的数量并保持时间片的总个数相同的方式来调节采样点配置。这里所指的时间片数量是一个CAN时间位各段的时间片数量。一个CAN时间位由四段组成，具体由同步段SYNC，传播时间段PROP_SEG，相位缓冲段1 PHASE_SEG1，相位缓冲段2 PHASE_SEG2组成。其中同步段用于同步总线上各节点，固定为1个时间片，本发明不对其进行修改，本发明通过调整后三段的时间片的个数来调整采样点配置。传播时间段PROP_SEG用于补偿信号通过通讯线路传播的物理延时；相位缓冲段1 PHASE_SEG1和相位缓冲段2 PHASE_SEG2用于补偿节点间的晶振误差，工作时允许再同步对其进行加长和缩短。采样点就是采样位置的时刻处于位时间（CAN时间位）的百分比，具体表示为：[(SYNC+PROP_SEG+PHASE_SEG1)\/(SYNC+PROP_SEG+PHASE_SEG1+PHASE_SEG2)]*100%,可以通过调整后面三个段的时间片进行调整。

如图1所示，当通讯网络中各通讯节点上电运行，读取记忆设备中存储的CAN位时间中各个段的时间片的个数值，对CAN模块进行初始化，获取通讯网络约定的波特率，进入CAN数据收发处理状态。

在数据收发过程中，通讯节点统计一段时间内收到的总的数据帧Frame，以及该段时间内总线错误的次数Error，从而可以得知当前采样点配置下的错误率Err= (Error\/Frame)*100%。通过这个错误率Err可以评估总线的接收质量，该错误率Err大于一定数值后，可能会造成数据丢帧、数据异常等，严重情况下，各节点将完全无法通讯，影响机组功能的正常运行。因此，本发明判断如果CAN总线的错误率Err大于预设值Err_max,则说明当前总线通讯质量可能存在异常，需要进入下一步的重新配置采样点。

尝试第一类配置方法：重新配置CAN的位时间中后面三个段的时间片个数，即传播时间段PROP_SEG，相位缓冲段1 PHASE_SEG1，相位缓冲段2 PHASE_SEG2，使采样点后移，即减少相位缓冲段2 PHASE_SEG2时间片个数，传播时间段PROP_SEG+ 相位缓冲段1PHASE_SEG1时间片的个数增加，同时需保持该三个段（也可以说是四个段）的时间片个数总和不变，具体可以增加传播时间段PROP_SEG的时间片个数，或者增加相位缓冲段1 PHASE_SEG1的时间片个数，若是相位缓冲段2减少的时间片个数大于1的话，还可以同时增加传播时间段PROP_SEG和相位缓冲段1 PHASE_SEG1的时间片个数，我们统计至少一种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率，最优的实施例是统计这三种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率。

尝试第二类配置方法：重新配置CAN的位时间中后面三个段的时间片个数，即传播时间段PROP_SEG，相位缓冲段1 PHASE_SEG1，相位缓冲段2 PHASE_SEG2，使采样点前移，即增加相位缓冲段2 PHASE_SEG2时间片个数，传播时间段PROP_SEG+ 相位缓冲段1 PHASE_SEG1时间片个数减少，同时需保持该三个段（也可以说是四个段）的时间片个数总和不变，具体可以减少传播时间段PROP_SEG的时间片个数，或者减少相位缓冲段1 PHASE_SEG1的时间片个数，若是相位缓冲段2增加的时间片个数大于1的话，还可以同时减少传播时间段PROP_SEG和相位缓冲段1 PHASE_SEG1的时间片个数，我们统计至少一种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率，最优的实施例是统计这三种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率。

尝试第三类配置方法：重新配置CAN的位时间中，传播时间段PROP_SEG，相位缓冲段1 PHASE_SEG1段的时间片个数，相位缓冲段2 PHASE_SEG2保持不变，在保持传播时间段PROP_SEG+相位缓冲段1 PHASE_SEG1不变情况下，可增加传播时间段PROP_SEG的时间片个数并减少相位缓冲段1 PHASE_SEG1的时间片个数，或者增加相位缓冲段1 PHASE_SEG1的时间片个数并减少传播时间段PROP_SEG的时间片个数，同时需保持该三个段（也可以说是四个段）的时间片个数总和不变，我们统计至少一种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率，最优的实施例是统计这两种更改后的采样点配置及其对应的通讯错误率。

对上述三类配置方法得到采样点配置及其对应的通讯错误率，我们可以选择较小的值来将CAN的位时间中各个段的配置按照该值对应的采样点配置进行配置，最优的还是将所有采样点配置及其对应的通讯错误率进行比较，选择其中的最小值，将CAN的位时间中各个段的配置按照最小值对应的采样点配置进行配置，使采样点配置更新，同时将该采样点配置进行记忆，下次上电运行将按照该采样点配置进行配置CAN。

需要说明的是，所有采样点配置包含了更改前的采样点配置以及更改后的所有采样点配置。因为更改后的所有采样点配置对应的通讯错误率并不一定就小于更改前的采样点配置对应的通讯错误率，有可能更改前的采样点配置是最优的。

我们在选择通讯错误率的最小值时，可以先统计所有采样点配置及其对应的通讯错误率，最后再比较最小值，也可以在每一类配置方法中，先计算该类的最小值，然后再将三类的最小值与更改前的采样点配置对应的通讯错误率的值进行比较，例如，在统计第一类采样点配置的通讯错误率时，找到其最小值，取最小的通讯错误率记为Err_a,并记录Err_a对应的后三个段的时间片个数。在统计第二类采样点配置的通讯错误率时，找到其最小值，取最小值记为Err_b,并记录Err_b对应的三个段的时间片个数。在统计第三类采样点配置的通讯错误率时，找到其最小值，取最小值记为Err_c,并记录Err_c对应的三个段的时间片个数。然后取Err_a、Err_b、Err_c当中的最小值与更改前的采样点配置对应的通讯错误率进行比较，取其中的最小值。

通过以上流程，可以使CAN总线的采样点实时适应工程现场，避免由于产品开发预先设定的采样点与实际需要偏差，造成总线接收异常的现象。该方法可以自动适应工程环境各通讯因素，得以确定最低通讯错误率的采样点，保障各通讯节点的正常通讯。

该方法主要用于提升CAN通讯数据接收正确率，保障通讯节点可靠性，在确定参数过程，通过示波器（例如安捷伦的型号为Infiniivision 700B的示波器）抓取波形，对数据帧进行解码，统计不同节点错误率，可以找出CAN位时间各因素下的规律，即采样点与工程现场环境因素之间的关系，作为CAN网络设备采样。本发明可以适用于多种采用了CAN网络的设备，例如适用于多联机空调的通讯网络，当然也同样适用于其他采用CAN进行通讯的机组网络或设备。

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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

设计图

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