一种双冗余LIN总线通信装置

摘要

本发明涉及LIN总线通信装置相关领域，具体为一种双冗余LIN总线通信装置，包括硬件装置和软件系统，本发明通过在硬件装置上设置两套LIN设备，且每套设备包含独立的总线电缆、微控制器和LIN收发器，从而实现传输硬件，物理层，数据链路层及应用层的全面冗余，又采用热备份方式运行，从而保证整个系统的正常通信；通过在软件系统中设置接收冗余模块和发送冗余模块，可以实现主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置能分别独立检测到自己通道的故障以及通信通道的自动切换，从而使整个装置在运行时更加稳定；通过设置冗余验证装置，可以保证安装好的双冗余LIN总线通信装置能够稳定准确的运行，由以上的硬件和软件的设计，极大提升LIN总线通信装置通信可靠性。

权利要求

1.一种双冗余LIN总线通信装置，包括硬件装置和软件系统，其特征在于：所述硬件装置包含LIN Master节点装置、主LIN Slave节点装置、从LIN Slave节点装置和冗余验证装置，所述LIN Master节点装置通过总线电缆且由并联方式与主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置进行连接，所述LIN Master节点装置内部设置有总线收发器和总线控制器，所述主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置内部设置有微控制器和LIN收发器；

所述软件系统包含LIN驱动程序模块和驱动冗余模块，所述LIN驱动程序模块对主LIN Slave节点模块与从LIN Slave节点模块中的微控制器和LIN收发器进行相同的初始化操作，所述驱动冗余模块对LIN Master节点模块、主LIN Slave节点模块和从LIN Slave节点模块中的节点状态进行改变，实现故障自动检测和总线收发器与LIN收发器之间通信的自动切换，所述驱动冗余模块内部设置有接收冗余模块和发送冗余模块。

2.根据权利要求1所述的一种双冗余LIN总线通信装置，其特征在于：所述总线控制器和微控制器采用NXP SKEAZN642作为主控制芯片，所述总线收发器和LIN收发器采用NXP的TJA1027，且NXP的TJA1027支持LIN2.0及以上协议，所述总线收发器采用NXP的TJA1027的Master模式，所述LIN收发器采用NXP的TJA1027的Slave模式。

3.根据权利要求1所述的一种双冗余LIN总线通信装置，其特征在于：所述LIN Master节点装置、主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置之间采用热备份方式运行。

4.根据权利要求1所述的一种双冗余LIN总线通信装置，其特征在于：所述LIN驱动程序模块的初始化操作包含对微控制器和LIN收发器的单帧和多帧的选择，波特率和时钟参数的设置。

5.根据权利要求1所述的一种双冗余LIN总线通信装置，其特征在于：所述接收冗余模块用于检测两个LIN收发器的通断状态，此时要求两个LIN收发器处于接收状态，系统运行出现以下几种情况：（1）整个装置系统正常工作，两个LIN收发器都在接收数据，此时取其中主LIN Slave节点装置中的数据即可；（2）主LIN Slave节点装置没有接收到数据而从LIN Slave节点装置能正常接收到数据，主LIN Slave节点装置微控制器的状态寄存器中并没有错误标志，以上是因为主LIN Slave节点装置的连接线路断开而引起的，此时进行通道切换，将主LIN Slave节点装置设置为备用通道，把从LIN Slave节点装置设置为工作通道并从中取出数据送给总线系统；（3）主LIN Slave节点装置能接收到数据，但其微控制器中的状态寄存器中有错误标志，以上因为线路上的数据出错引起的，此时主LIN Slave节点装置中的数据为错误数据，不能被使用，因此要进行通道切换，把从LIN Slave节点装置设定为工作通道，从中取出数据送总线系统，而主LIN Slave节点装置进行复位处理后再让其工作于接收状态，作为备用通道。

6.根据权利要求1所述的一种双冗余LIN总线通信装置，其特征在于：所述发送冗余模块的运行在两个LIN收发器处于发送状态，此时发生主LIN Slave节点装置连接线路端开情况，主LIN Slave节点装置中微控制器的状态寄存器有位置错误标志，会出现以下几种情况：（1）整个装置系统正常工作，只有主LIN Slave节点装置在发送数据，从LIN Slave节点装置处于复位状态或者侦听状态，随时准备工作；（2）主LIN Slave节点装置中微控制器的状态寄存器的错误标志置位时，主设备不能正常发送，应通道切换，复位主LIN Slave节点装置，在从LIN Slave节点装置上进行信息重发数据。

7.根据权利要求1所述的一种双冗余LIN总线通信装置，其特征在于：所述冗余验证装置采用双通道LIN分析仪分别连接主LIN Slave节点装置、从LIN Slave节点装置的通信通道上，在从主LIN Slave节点装置上连续发送数据到分析仪的过程中，手动断开此链接，则备用从LIN Slave节点装置开始工作，切换成功。

说明书

一种双冗余LIN总线通信装置

技术领域

[0001] 本发明涉及LIN总线通信装置相关领域，具体为一种双冗余LIN总线通信装置。

背景技术

[0002] 随着LIN总线在汽车电子控制领域的广泛应用，LIN总线网络中的节点数目越来越多，通信距离越来越长。同时，为满足ISO26262道路功能安全标准，对LIN总线的通信可靠性
提出了更高的要求。目前在提高LIN总线测试系统可靠性的诸多措施中，双冗余是一种行之
有效的手段。可以满足在恶劣工作环境对LIN总线工作的影响。

[0003] 双冗余技术有两种方式：热冗余和冷冗余。热冗余是对关键设备以双重或三重的原则来重复配置，这些设备同时处于工作运行状态，工作过程中若某一台设备出现故障，它
会自动脱离系统，但并不影响系统的正常工作。冷冗余方式是使一台设备投入运行， 另一
台冗余设备处于热备用状态，但不投入运行，在线运行设备一旦出现故障，后备设备立即投
入运行。常用的冗余系统按其结构可分为并联系统、备用系统和表决系统3种。最简单的冗
余设计是并联装置，其它方法还有串并联或并串联混合装置和多数表决装置等。但现有的
LIN总线通信还是存在通信可靠性不高的问题，为解决上述问题，我们将双冗余技术与现有
的设计了LIN总线通信装置相结合设计了一种双冗余LIN总线通信装置。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种双冗余LIN总线通信装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双冗余LIN总线通信装置，包括硬件装置和软件系统，所述硬件装置包含LIN Master节点装置、主LIN Slave节点装置、从
LIN Slave节点装置和冗余验证装置，所述LIN Master节点装置通过总线电缆且由并联方
式与主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置进行连接，所述LIN Master节点装置内
部设置有总线收发器和总线控制器，所述主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置内
部设置有微控制器和LIN收发器；

[0006] 所述软件系统包含LIN驱动程序模块和驱动冗余模块，所述LIN驱动程序模块对主LIN Slave节点模块与从LIN Slave节点模块中的微控制器和LIN收发器进行相同的初始化
操作，所述驱动冗余模块对LIN Master节点模块、主LIN Slave节点模块和从LIN Slave节
点模块中的节点状态进行改变，实现故障自动检测和总线收发器与LIN收发器之间通信的
自动切换，所述驱动冗余模块内部设置有接收冗余模块和发送冗余模块。

[0007] 优选的，所述总线控制器和微控制器采用NXP SKEAZN642作为主控制芯片，所述总线收发器和LIN收发器采用NXP的TJA1027，且NXP的TJA1027支持LIN2.0及以上协议，所述总
线收发器采用NXP的TJA1027的Master模式，所述LIN收发器采用NXP的TJA1027的Slave模
式，从而实现传输硬件，物理层，数据链路层及应用层的全面冗余。

[0008] 优选的，所述LIN Master节点装置、主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置之间采用热备份方式运行。

[0009] 优选的，所述LIN驱动程序模块的初始化操作包含对微控制器和LIN收发器的单帧和多帧的选择，波特率和时钟参数的设置。

[0010] 优选的，所述接收冗余模块用于检测两个LIN收发器的通断状态，这就要求两个LIN收发器处于接收状态，此时会出现以下几种情况：（1）整个装置系统正常工作，这个时候
两个LIN收发器都在接收数据，此时我们只要取其中主LIN Slave节点装置中的数据即可；
（2）主LIN Slave节点装置没有接收到数据而从LIN Slave节点装置能正常接收到数据，主
LIN Slave节点装置微控制器的状态寄存器中并没有错误标志，这种情况是因为主LIN 
Slave节点装置的连接线路断开而引起的，此时进行通道切换，将主LIN Slave节点装置设
置为备用通道，把从LIN Slave节点装置设置为工作通道并从中取出数据送给总线系统；
（3）主LIN Slave节点装置能接收到数据，但其微控制器中的状态寄存器中有错误标志，这
是因为线路上的数据出错引起的，此时主LIN Slave节点装置中的数据为错误数据，不能被
使用，因此要进行通道切换，把从LIN Slave节点装置设定为工作通道，从中取出数据送总
线系统，而主LIN Slave节点装置进行复位处理后再让其工作于接收状态，作为备用通道。

[0011] 优选的，所述发送冗余模块的运行在两个LIN收发器处于发送状态，此时发生主LIN Slave节点装置连接线路端开情况，主LIN Slave节点装置中微控制器的状态寄存器有
位置错误标志，会出现以下几种情况：（1）整个装置系统正常工作，只有主LIN Slave节点装
置在发送数据，从LIN Slave节点装置处于复位状态或者侦听状态，随时准备工作；（2）主
LIN Slave节点装置中微控制器的状态寄存器的错误标志置位时，主设备不能正常发送，应
通道切换，复位主LIN Slave节点装置，在从LIN Slave节点装置上进行信息重发数据。

[0012] 优选的，所述冗余验证装置采用双通道LIN分析仪分别连接主LIN Slave节点装置、从LIN Slave节点装置的通信通道上，在从主LIN Slave节点装置上连续发送数据到分
析仪的过程中，手动断开此链接，则备用从LIN Slave节点装置开始工作，切换成功，保证安
装好的双冗余LIN总线通信装置能够稳定准确的运行。

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在硬件装置上设置两套LIN设备，且每套设备包含独立的总线电缆、微控制器和LIN收发器，从而实现传输硬件，物理层，
数据链路层及应用层的全面冗余，又LIN Master节点装置、主LIN Slave节点装置和从LIN 
Slave节点装置之间采用热备份方式运行，从而保证整个系统的正常通信；通过在软件系统
中设置接收冗余模块和发送冗余模块，可以实现主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点
装置能分别独立检测到自己通道的故障以及通信通道的自动切换，从而使整个装置在运行
时更加稳定；通过设置冗余验证装置，可以保证安装好的双冗余LIN总线通信装置能够稳定
准确的运行，由以上的硬件和软件的设计，极大提升LIN总线通信装置通信可靠性。

附图说明

[0014] 图1为本发明的结构示意图；

[0015] 图2为本发明的数据接收流程示意图；

[0016] 图3为本发明的数据发送流程示意图。

具体实施方式

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 请参阅图1‑3，本发明提供一种技术方案：一种双冗余LIN总线通信装置，包括硬件装置和软件系统，硬件装置包含LIN Master节点装置、主LIN Slave节点装置、从LIN Slave
节点装置和冗余验证装置，LIN Master节点装置通过总线电缆且由并联方式与主LIN 
Slave节点装置和从LIN Slave节点装置进行连接，LIN Master节点装置内部设置有总线收
发器和总线控制器，主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置内部设置有微控制器和
LIN收发器；

[0019] 软件系统包含LIN驱动程序模块和驱动冗余模块，LIN驱动程序模块对主LIN Slave节点模块与从LIN Slave节点模块中的微控制器和LIN收发器进行相同的初始化操
作，驱动冗余模块对LIN Master节点模块、主LIN Slave节点模块和从LIN Slave节点模块
中的节点状态进行改变，实现故障自动检测和总线收发器与LIN收发器之间通信的自动切
换，驱动冗余模块内部设置有接收冗余模块和发送冗余模块。

[0020] 进一步的，总线控制器和微控制器采用NXP SKEAZN642作为主控制芯片，总线收发器和LIN收发器采用NXP的TJA1027，且NXP的TJA1027支持LIN2.0及以上协议，总线收发器采
用NXP的TJA1027的Master模式，LIN收发器采用NXP的TJA1027的Slave模式，从而实现传输
硬件，物理层，数据链路层及应用层的全面冗余。

[0021] 进一步的，LIN Master节点装置、主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置之间采用热备份方式运行。

[0022] 进一步的，LIN驱动程序模块的初始化操作包含对微控制器和LIN收发器的单帧和多帧的选择，波特率和时钟参数的设置。

[0023] 进一步的，接收冗余模块用于检测两个LIN收发器的通断状态，这就要求两个LIN收发器处于接收状态，此时会出现以下几种情况：（1）整个装置系统正常工作，这个时候两
个LIN收发器都在接收数据，此时我们只要取其中主LIN Slave节点装置中的数据即可；（2）
主LIN Slave节点装置没有接收到数据而从LIN Slave节点装置能正常接收到数据，主LIN 
Slave节点装置微控制器的状态寄存器中并没有错误标志，这种情况是因为主LIN Slave节
点装置的连接线路断开而引起的，此时进行通道切换，将主LIN Slave节点装置设置为备用
通道，把从LIN Slave节点装置设置为工作通道并从中取出数据送给总线系统；（3）主LIN 
Slave节点装置能接收到数据，但其微控制器中的状态寄存器中有错误标志，这是因为线路
上的数据出错引起的，此时主LIN Slave节点装置中的数据为错误数据，不能被使用，因此
要进行通道切换，把从LIN Slave节点装置设定为工作通道，从中取出数据送总线系统，而
主LIN Slave节点装置进行复位处理后再让其工作于接收状态，作为备用通道。

[0024] 进一步的，发送冗余模块的运行在两个LIN收发器处于发送状态，此时发生主LIN Slave节点装置连接线路端开情况，主LIN Slave节点装置中微控制器的状态寄存器有位置
错误标志，会出现以下几种情况：（1）整个装置系统正常工作，只有主LIN Slave节点装置在
发送数据，从LIN Slave节点装置处于复位状态或者侦听状态，随时准备工作；（2）主LIN 
Slave节点装置中微控制器的状态寄存器的错误标志置位时，主设备不能正常发送，应通道
切换，复位主LIN Slave节点装置，在从LIN Slave节点装置上进行信息重发数据。

[0025] 进一步的，冗余验证装置采用双通道LIN分析仪分别连接主LIN Slave节点装置、从LIN Slave节点装置的通信通道上，在从主LIN Slave节点装置上连续发送数据到分析仪
的过程中，手动断开此链接，则备用从LIN Slave节点装置开始工作，切换成功，保证安装好
的双冗余LIN总线通信装置能够稳定准确的运行。

[0026] 本发明通过在硬件装置上设置两套LIN设备，且每套设备包含独立的总线电缆、微控制器和LIN收发器，从而实现传输硬件，物理层，数据链路层及应用层的全面冗余，又LIN 
Master节点装置、主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置之间采用热备份方式运
行，从而保证整个系统的正常通信；通过在软件系统中设置接收冗余模块和发送冗余模块，
可以实现主LIN Slave节点装置和从LIN Slave节点装置能分别独立检测到自己通道的故
障以及通信通道的自动切换，从而使整个装置在运行时更加稳定；通过设置冗余验证装置，
可以保证安装好的双冗余LIN总线通信装置能够稳定准确的运行，由以上的硬件和软件的
设计，极大提升LIN总线通信装置通信可靠性。

[0027] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。