跨极性差分参照校准的拟态式失效安全波特率接纳方法与流程

本申请涉及通信领域，具体涉及跨极性差分参照校准的拟态式失效安全波特率接纳。

背景技术：

1、在多单元级联型大功率变流器、变频器及储能功率转换系统（power conversionsystem，pcs）等分布式工业控制场景中，主从控制器之间通常采用无独立时钟线的异步串行编码进行高速光纤或隔离差分通信。为满足设备“即插即用”、免参数配置以及链路短暂失效后的快速自愈，接收端底层硬件通常需要具备候选波特率自动捕获、物理层甄别及失效安全接纳能力。

2、传统方案中，自动波特率技术大体可归纳为一类共同架构：即通过起始位、预设字符、同步字符、高低电平脉宽、边沿时间间隔或脉冲统计分布，对目标波特率对应的绝对时间尺度进行估计；一旦某一局部脉冲或局部统计结果被视为“可信”，系统便据此更新波特率。该类方案的共同特征在于，其核心任务始终是“恢复一个绝对值”。

3、该类方案在一般环境下可工作，但在高频机械震动、光纤频繁拔插、端子时断时连、电磁干扰密集等恶劣工业现场中，存在如下共性短板：

4、1、跨层越权试错问题：传统方案通常在底层先估出候选波特率，再依赖上层协议头、循环冗余校验（cyclic redundancy check，crc）或软件试错进行合法性确认。一旦底层对局部脉冲绝对宽度作出错误判断，后续错误候选值往往会沿系统路径上传，造成不必要的中断负担与实时控制风险。

5、2、失效极性未被转化为验证条件：传统方案通常将物理失效视为纯干扰源，而未将失效极性本身转化为候选波特率接纳机制中的约束条件，错失了建立失效安全型单向防御的机会。

6、3、统计收敛较慢：统计收敛类方案通常需要较多样本才能稳定逼近真实值，不利于故障瞬态下的快速恢复。

7、4、单点绝对值可信性不足：传统方案大多围绕起始位、局部脉冲、预设字符或统计脉宽进行绝对值估计，但在强干扰工业现场中，局部脉冲易受到失光、斩切、插拔、碎裂和毛刺影响，这导致系统真正困难的不是如何计算单点绝对值，而是如何判断单点绝对值是否是由随机扰动造成的假象。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提出了一种跨极性差分参照校准的拟态式失效安全波特率接纳方法，包括：

2、通过接收端，基于失效单极性约束，通过前端滤波和第一逻辑极性最小脉宽动态提取和更新微观基准脉宽；其中，所述第一逻辑极性为通信介质在物理失效时呈现的总线电平状态；

3、通过发送端，发送长度满足预设要求的第二逻辑极性的配置引导符，并通过接收端，以保留优先策略更新特征验证脉宽，作为宏观唯一锚点；其中，所述第二逻辑极性为所述第一逻辑极性相反的有效强驱动电平状态；所述预设要求用于确保所述配置引导符的长度，大于异步串行通信字格式中出现的连续第二逻辑极性的最大自然长度；

4、通过发送端，发送预定义的完整性校准序列，并通过接收端，根据所述完整性校准序列中的参照引导符的参照窗口测量脉宽、所述微观基准脉宽，对所述特征验证脉宽进行跨极性有符号尺度参照校准，并通过所述微观基准脉宽进行闭区间算术验证；其中，所述完整性校准序列包括第一逻辑极性、第二逻辑极性、自身长度与所述配置引导符的长度满足预设要求的第一逻辑极性参照引导符；

5、若通过所述跨极性有符号尺度参照校准、所述闭区间算术验证，则进入锁定态，停止发送所述配置引导符、所述完整性校准序列，使完整接纳序列缺失，并在锁定态下，通过业务形成的最长的第一逻辑极性的连续窗口严格短于所述参照引导符的长度，使空闲窗口无法满足参照校准关系，从而防止误更新。

6、通过本申请提出跨极性差分参照校准的拟态式失效安全波特率接纳方法能够带来如下有益效果：

7、1、问题定义更高：传统方案主要解决“如何由局部脉冲绝对宽度估计波特率”，而本申请主要解决“如何在失效单极性先验下，分层证明某候选波特率是否值得被接纳，并在锁定后天然抑制再次误更新”。

8、2、fail-safe机理更清楚：本申请不再笼统地描述“配置引导符+多层验证可提高可靠性”，而是明确区分：在预设失效单极性模型和测量误差预算成立的条件下，单纯配置引导符与闭区间算术验证能够对wf≥tbit且实际改变候选接纳测量量的扰动形成确定性拒绝；对于0

9、3、对单极性物理失效的利用更彻底：本申请把光纤失光、总线断连、上下拉/fail-safe偏置所带来的故障单极性物理现象，直接转化为数学单调性约束，这是一般自动波特率方案没有充分利用的。

10、4、重载更快：本申请利用完整接纳序列中的受控rbit第一逻辑极性参照引导符作为校准源。由于=，接收端可在捕获前独立完成的边沿闭合式捕获；后续一旦捕获到kbit第二逻辑极性配置引导符，即可快速执行跨极性参照校准。

11、5、锁定态更安全：本申请不是仅在“接纳时谨慎”，而是进一步在“已锁定后”同时利用普通业务第一逻辑极性窗口短于优选rbit参照引导符、以及完整接纳序列缺失两项机制，抑制重新接纳条件，因此比持续暴露在更新条件下的方案更安全。

12、6、跨层负担更低：候选值的主要甄别过程封闭在物理层完成，不唤醒cpu、不组包、不做crc，有利于降低错误候选值上抛带来的上层中断负担和软件试错开销。

13、7、适合纯硬件实现：本申请主要功能可由fpga/cpld/asic状态机、比较器、计数器、滤波器及锁存器实现，适合底层硬件收发链路集成。

1.一种跨极性差分参照校准的拟态式失效安全波特率接纳方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过接收端，基于失效单极性约束，通过前端滤波和第一逻辑极性最小脉宽动态提取和更新微观基准脉宽，具体包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过发送端，发送长度满足预设要求的第二逻辑极性的配置引导符，具体包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过接收端，以保留优先策略更新特征验证脉宽，作为宏观唯一锚点，具体包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述完整性校准序列包括1bit第一逻辑极性、1bit第二逻辑极性、rbit第一逻辑极性的参照引导符；

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当原业务协议规定普通业务第一逻辑极性的连续窗口具有有限最大值时，设普通业务帧间空闲的最大位数为，则普通业务能够自然形成的第一逻辑极性连续窗口的最大长度为+x-1，所述参照引导符的长度r满足：r>+x-1，且r为整数时满足：r≥imax+x。