通讯系统和方法与流程

1.本发明涉及电气控制领域，尤其涉及一种能够应用于冗余控制的通讯系统和方法。


背景技术：

2.在自动化技术的许多领域中，对自动化系统的可用性以及由此对故障安全性能提出了越来越高的要求。
3.特别是在汽车领域中，为了实现更好的舒适性和安全性，控制系统集成了越来越多的控制器，并且，其逻辑越来越复杂。由于汽车中发生设备停机会造成极其巨大的代价，因此，设置冗余系统以满足对可用性的要求。例如，如果一个控制器发生故障，则另一个控制器还能够继续工作。特别地，在没有干扰的情况下，两个控制器同时执行相同的控制程序，只不过仅有一台控制器的输出数据被处理来控制过程，即，处于工作状态。在处于工作状态的控制器出现故障的情况下，另一个控制接替承担控制过程。为此，这两个控制器被构造为相同，例如，具有相同的应用程序、相同的数据组件、相同的过程描述内容以及相同的内部数据等等。两个控制器总是处于相同的当前状态，并且可以在出现故障的情况下随时单独接替控制过程。
4.但是，现有的冗余控制设计由于需要设置较多的电气元件，因此，制造成本较高，占用空间较大，且某些电气元件会影响控制器的性能。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种制造成本较低、占用空间较小且性能良好的通讯系统和方法。
6.本发明的一方面提供一种通讯系统，包括数字隔离器、与门、第一器件和第二器件，优选地，所述第一器件、第二器件为控制器，
7.其中，
8.所述第一控制器将第一传送电平信号经由所述数字隔离器的第一通道传送到所述与门的第一输入端，所述第二控制器将第二传送电平信号传送到所述与门的第二输入端，所述与门对输入的所述第一传送电平信号和所述第二传送电平信号进行逻辑运算而得到输出电平信号，并且所述输出电平信号经由所述数字隔离器的第二通道传送给所述第一控制器以作为第一接收电平信号，所述输出电平信号传送给所述第二控制器以作为第二接收电平信号，
9.以及，所述第一控制器和第二控制器中的接收电平信号和传送电平信号的电平状态一致的一者被设置为工作状态，并且另一者被设置为备用状态。
10.根据本发明的实施例，所述第一控制器和所述第二控制器被构造为在汽车中使用并且连接到can总线的电子控制单元。
11.根据本发明的实施例，在未发生故障的情形下，所述第一传送电平信号和所述第
二传送电平信号中的一者被设置为低电平，另一者被设置为高电平，并且，所述第一控制器和所述第二控制器中的接收电平信号和传送电平信号均为低电平的一者被设置为工作状态。
12.根据本发明的实施例，还提供一种冗余控制系统，包括印刷电路板，并且，所述数字隔离器、所述与门、所述第一控制器和所述第二控制器被设置在所述印刷电路板上。
13.根据本发明的实施例，所述数字隔离器包括磁数字隔离器、光数字隔离器、电容数字隔离器中的一种。
14.本发明的另一方面提供一种通讯方法，其包括以下步骤，
15.将第一控制器的第一传送电平信号经由数字隔离器的第一通道传送到与门的第一输入端，
16.将第二控制器的第二传送电平信号传送到所述与门的第二输入端，
17.所述与门基于输入的所述第一传送电平信号和所述第二传送电平信号生成输出电平信号，
18.将所述输出电平信号经由所述数字隔离器的第二通道传送给所述第一控制器以作为第一接收电平信号，以及，将所述输出电平信号传送给所述第二控制器以作为第二接收电平信号，和
19.将接收电平信号和传送电平信号的电平状态一致的所述第一控制器和第二控制器中的一者设置为工作状态，并且将另一者设置为备用状态。
20.根据本发明的实施例，将所述第一传送电平信号和所述第二传送电平信号中的一者构造为低电平，另一者构造为高电平，并且，将所述第一控制器和所述第二控制器中的接收电平信号和传送电平信号均为低电平的一者设置为工作状态。
附图说明
21.下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的符号标示相同的元件，其中：
22.图1示意性地示出根据本发明实施例的通讯系统。
23.图2示出根据本发明实施例的通讯方法的流程图。
具体实施方式
24.以下将结合附图描述根据本发明的通讯系统和方法的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明描述的各个实施例既可以单独使用，也可以任意组合，本发明的保护范围由权利要求书限定。
25.此外，空间相关术语(诸如“上”、“下”、“左”和“右”等)用于描述附图所示的元件与另一个元件的相对位置关系。因此，空间相关术语可以应用到使用时与附图所示的方向不同的方向中。显然，虽然为了易于说明，所有这些空间相关术语指的是附图所示的方向，但是本领域技术人员能够理解可以使用与附图中所示的方向不同的方向。
26.图1示意性地示出根据本发明实施例的通讯系统。以下参照图1描述根据本发明实施例的通讯系统。
27.如图1所示，根据本发明实施例的通讯系统10包括数字隔离器100、与门200、第一器件和第二器件(均未示出)。其中，第一器件和第二器件可以是控制器；尽管在图1中未示出第一控制器和第二控制器，但是分别示出两个控制器的传送信号和接收信号，可以将图1中左侧的传送信号和接收信号理解为第一控制器的传送信号和接收信号，将图1中右侧的传送信号和接收信号理解为第二控制器的传送信号和接收信号。
28.需要说明的是，本发明的通讯系统中设置有第一控制器和第二控制器共两个控制器，以实现冗余控制的目的以及由此满足对可用性的要求。换言之，如果第一控制器和第二控制器中的一个发生故障，则另一个控制器还能够继续工作。以下将继续参照图1进一步详细地描述根据本发明的通讯系统。
29.如图1所示，本发明的数字隔离器100包括两个通道，具体在图1中显示为位于上侧的第二通道和位于下侧的第一通道。以及，本发明的与门200包括第一输入端a、第二输入端b和一个输出端y。第一控制器将第一传送电平信号经由数字隔离器100的第一通道传送到与门200的第一输入端a，第二控制器将第二传送电平信号传送到与门200的第二输入端b，与门200对输入的第一传送电平信号和第二传送电平信号进行逻辑运算而得到输出电平信号，并且在输出端y处，将得到的输出电平信号分别传送给第一控制器和第二控制器。具体地，与门200在输出端y处，将得到的输出电平信号经由数字隔离器100的第二通道传送给第一控制器以作为第一接收电平信号，并且将得到的输出电平信号传送给第二控制器以作为第二接收电平信号。进一步地，设定第一控制器和第二控制器中的接收电平信号和传送电平信号的电平状态一致的一者设置为工作状态，并且另一者被设置为备用状态。
30.在一个示例中，在未发生故障的情形下，第一传送电平信号和第二传送电平信号中的一者被设置为低电平状态，另一者被设置为高电平状态，并且，第一控制器和第二控制器中的接收电平信号和传送电平信号均为低电平状态的一者设置为工作状态。例如，当第一控制器和第二控制器均未发生故障时，第一控制器传送的信号为第一传送电平信号0，第二控制器传送的信号为第二传送电平信号1，第一控制器将第一传送电平信号0经由数字隔离器100的第一通道传送到与门200的第一输入端a，第二控制器将第二传送电平信号1传送到与门200的第二输入端b，与门200对输入的第一传送电平信号0和第二传送电平信号1进行逻辑运算而得到输出电平信号0，并且在输出端y处，将得到的输出电平信号0分别传送给第一控制器和第二控制器。因此，第一控制器接收到第一接收电平信号0，第二控制器接收到第二接收电平信号0。第一控制器传送的第一传送电平信号0和接收的第一接收电平信号0两者的电平状态一致，均为低电平状态，由此第一控制器被设置为工作状态，其输出的数据将被处理来控制过程。相反，第二控制器传送的第一传送电平信号1和接收的第一接收电平信号0两者的电平状态不一致，由此第二控制器被设置为备用状态。由此能够以简单的方式在两个控制器之间进行通讯。
31.因此，本发明的冗余控制设计不需要设置较多的电气元件，同时减少甚至避免了某些电气元件影响控制器的性能的情况，因此，本发明的通讯系统的制造成本较低、占用空间较小且性能良好。
32.在本发明的一个实施例中，还提供一种冗余控制系统，包括印刷电路板，特别是仅一个印刷电路板，并且，数字隔离器、与门、第一控制器和第二控制器被设置在该印刷电路板上。因此，该实施例中的冗余控制系统特别地适用于近距离布置的两个控制器，即，布置
在同一个印刷电路板上的两个控制器。这有利地提供了占用空间少且结构紧凑的冗余控制系统。
33.在本发明的一个实施例中，第一控制器和第二控制器被构造为在汽车中使用并且连接到can总线的电子控制单元。因此，该实施例具有通用性好且应用范围广的特点。
34.作为本发明的一个实施例，数字隔离器选自磁数字隔离器、光数字隔离器、电容数字隔离器中的一种。换言之，能满足电气安全性的任何类型的数字隔离器均可在本发明的通讯系统中使用。
35.图2示出根据本发明实施例的通讯方法的流程图。以下参照图2描述根据本发明实施例的通讯方法。
36.本发明的另一方面提供一种通讯方法，其包括以下步骤，
37.s10，将第一器件的第一传送电平信号经由数字隔离器的第一通道传送到与门的第一输入端，
38.s20，将第二器件的第二传送电平信号传送到与门的第二输入端，
39.s30，与门基于输入的第一传送电平信号和第二传送电平信号生成输出电平信号，
40.s40，将输出电平信号经由数字隔离器的第二通道传送给第一器件以作为第一接收电平信号，
41.s50，将输出电平信号传送给第二器件以作为第二接收电平信号，
42.s60，将接收电平信号和传送电平信号的电平状态一致的第一器件和第二器件中的一者设置为工作状态，并且将另一者设置为备用状态。
43.需要说明的是，以上描述的本发明实施例的通讯方法中的步骤仅仅是示例性的、以及并非限制了步骤执行的先后顺序，相反，本发明的通讯方法不限于上述步骤的具体顺序，例如，一些步骤是可以同时执行的，而在上述描述中以一前一后的顺序进行了描述，一些步骤的顺序甚至可以调换执行的，即，以一前一后的顺序描述的上述步骤可以以相反的顺序执行。
44.作为本发明的通讯方法的一个实施例，将第一传送电平信号和第二传送电平信号中的一者构造为低电平，另一者构造为高电平，并且，将第一控制器和第二控制器中的接收电平信号和传送电平信号均为低电平的一者设置为工作状态。该具体实施例可以参照上文中已经描述的本发明的通讯系统的相应部分进行理解，这里不再赘述。
45.能够理解，可以通过体现为计算机可读介质的计算机程序产品实施本发明的通讯方法，所述介质包括计算机可执行指令例如网络环境中计算机执行的程序代码。计算机可读介质可包括可移除和不可移除的存储装置，包括而不限于只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、光盘(cd)、数字通用盘(dvd)等等。通常地，程序模块可包括完成特定任务或实施特定抽象数据类型的例行程序、程序、目标、部件、数据结构等等。计算机可执行指令、关联数据结构和程序模块代表用于执行本文公开的通讯方法的步骤的程序代码的示例。
46.如前所述，尽管说明中已经参考附图对本发明的示例性实施例进行了说明，但是本发明不限于上述具体实施方式，本发明的保护范围应当由权利要求书及其等同含义来限定。