Способ осуществления связи между разными узлами многопроцессорной системы управления
Изобретение относится к системам связи, использующим расширенный протокол сообщения сети области управления и осуществляющим маршрутизацию сообщений в коммуникационной сети управления лифтами, имеющей множество узлов. Техническим результатом является разработка CAN протокола, который бы обеспечивал поддержку связи между десятками тысяч узлов, притом что сообщения имеют различные функции. Для этого согласно способу осуществляют связь посредством CAN-оборудования сети области управления, соответствующего формату CAN стандарта, в котором идентификатор формата сообщения подразделяется на часть, определяющую функцию сообщения, часть идентификатора узла первого класса для идентификации узлов первого класса, которые должны иметь возможность связываться друг с другом, а также с большим числом других узлов в системе, и выбираемую часть идентификатора узла, большая часть которой используется для идентификаторов узла второго класса для идентификации узлов второго класса, которым никогда не требуется связываться друг с другом, а только требуется связываться с узлами первого класса, а малая часть которой используется для идентификаторов узла первого класса в случаях, когда два узла первого класса связываются друг с другом. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к расширению протокола сообщения сети области управления (CAN - control area network) для осуществления маршрутизации сообщений в коммуникационной сети управления лифтами, имеющей до десятков тысяч узлов.
Уровень техники
Хорошо известно, что в подъемных системах, содержащих большое количество лифтов, обычно несколько лифтов объединяются в группы, причем в здании находится несколько групп лифтов. Связь между всеми узлами, включая узлы на каждой кабине, узлы в контроллере группы и узлы в здании, может быть осуществлена посредством одного протокола связи посредством коммуникационных сопроцессоров, каждый из которых содержит передатчик и приемник.
Для таких систем необходим значительный объем коммуникационного оборудования. Поэтому было бы полезным иметь возможность использовать стандартизованное, широко распространенное и дешевое оборудование.
Последней новинкой в области локальных сетей является CAN стандарт, основы которого определены стандартами ISO 11898 и ISO 11519-1. Исходно CAN стандарт был разработан для нужд распределенного управления в реальном масштабе времени в автомобильном транспорте. В результате рядом производителей выпускаются очень дешевые микросхемы, согласующиеся с этим протоколом.
В CAN протоколе одна и та же группа разрядов идентификатора фильтруется в каждом приемном узле для выявления его отношения к данному сообщению. Сообщения, которые пропускаются фильтром, принимаются, а не пропущенные фильтром игнорируются. CAN протокол представляет собой систему широковещательного типа, в которой сообщения просто выводятся на шину, а те приемные узлы, для которых предназначены данные сообщения, имеют соответственно настроенные фильтры. Поэтому число приемных узлов, которое может различаться CAN протоколом, ограничено числом, которое может быть представлено в группе разрядов идентификатора. Группа разрядов идентификатора CAN протокола ограничена 11 разрядами в одном формате и 29 разрядами в другом формате. Очевидно, что 11-разрядный формат, ограничивающий максимальное число различимых сообщений приблизительно двумя тысячами, совершенно недостаточен для работы с лифтами, где число узлов обычно достигает десятков тысяч. Протокол, пригодный для использования в системе управления лифтами, должен включать идентификацию отправителя и получателя, что означает необходимость наличия двух отдельных идентификаторов в 29-разрядной группе идентификатора CAN протокола. Более того, группа разрядов идентификатора протокола, пригодного для использования в системе управления лифтами, должна также обеспечивать существование нескольких приоритетов и типов сетевого обслуживания. Если для них достаточно функциональной группы, например из 5 разрядов, то остается 24 разряда для идентификации узла-отправителя и идентификации узла-получателя; в результате для различения узлов остается 12 разрядов, что ограничивает размер системы приблизительно 4000 узлами, что совершенно недостаточно. Примеры систем управления лифтами, в которых могут использоваться локальные сети управления, приведены в патентах США 5387769 и 5202540, выданных на имя того же заявителя, а пример формата сообщения расширенного CAN протокола для использования в таких системах проиллюстрирован в патенте США 5854454, выданном также на имя того же заявителя.
Сущность изобретения
Задачи изобретения включают создание CAN протокола, который бы обеспечил поддержку связи между десятками тысяч узлов, притом что сообщения имеют различные функции, и усовершенствования CAN протокола для его использования в подъемных системах.
Настоящее изобретение частично основано на осознании того факта, что система управления подъемными устройствами (лифтами) имеет относительно небольшое число узлов, которые должны иметь возможность устанавливать связь друг с другом, а также с огромным числом всех остальных узлов системы, а кроме того, имеет узлы второго класса, каждый из которых никогда не вступает в связь с любым другим узлом из этого же класса, но должен связываться с узлами первого класса. Таким образом, имена узлов второго класса никогда не должны появляться в одном сообщении, идентифицируя одновременно узел-отправитель и узел-получатель.
Таким образом, объектом изобретения является способ осуществления связи между разными узлами многопроцессорной системы управления, которая имеет группу узлов первого класса, каждый из которых имеет возможность связи с другими упомянутыми узлами первого класса и с узлами упомянутой системы управления, не являющимися упомянутыми узлами первого класса, и которая имеет группу узлов второго класса, каждый из которых имеет возможность связи с по крайней мере одним из упомянутых узлов первого класса, но не имеет необходимости в связи с другими узлами из упомянутых узлов второго класса.
Предложенный способ предусматривает осуществление связи посредством САN-оборудования подобной сети области управления, соответствующего формату сообщения CAN стандарта, в котором самым старшим разрядом является бит начала кадра, за ним следует 29-разрядная группа идентификатора и бит удаленного запроса передачи, следующие шесть разрядов содержат группу управляющих битов, следующая группа от 0 до 64 разрядов содержит поле данных, следующая группа из 16 разрядов содержит поле контроля посредством циклического избыточного кода, следующие два разряда содержат поле подтверждения приема и семь самых младших разрядов содержат поле конца кадра.
Согласно предложенному способу, используют часть, определяющую функцию сообщения, состоящую из непрерывной доли группы разрядов CAN-идентификатора, включающей самые старшие разряды группы разрядов идентификатора, посредством содержания которой идентифицируют другие разряды группы разрядов идентификатора, как соответственно идентификатор узла-получателя или идентификатор узла-отправителя. Кроме того, используют часть идентификатора узла первого класса, состоящую из непрерывной доли группы разрядов САN-идентификатора, содержимое которой включает в себя идентификатор узла первого класса, посредством которого идентифицируют один из группы узлов первого класса, а также используют выбираемую часть идентификатора узла, которая состоит из непрерывной доли группы разрядов САN-идентификатора, не принадлежащей к определяющей функцию сообщения части и части идентификатора узла первого класса, и содержимое которой при установлении связи между одним из узлов первого класса и одним из узлов второго класса включает в себя идентификатор узла второго класса, посредством которого идентифицируют один из группы узлов второго класса. При установлении связи между двумя узлами первого класса содержимое упомянутой выбираемой части идентификатора узла включает в себя один из идентификаторов узла первого класса.
Число разрядов в идентификаторе узла второго класса может превышать, например, вдвое число разрядов в идентификаторе узла первого класса.
В частном варианте способа можно использовать выбираемую часть идентификатора узла, которая при установлении связи между двумя узлами первого класса содержит непрерывную секцию бинарных разрядов, которые все имеют одинаковую бинарную величину, в частности ноль, и секцию идентификатора узла первого класса. При этом секция идентификатора узла первого класса выбираемой части идентификатора узла может содержать самые младшие разряды выбираемой части идентификатора узла.
Согласно предложенному способу, можно использовать часть идентификатора узла первого класса, содержащую самые младшие разряды упомянутой группы разрядов идентификатора CAN.
В соответствии с настоящим изобретением, протокол сообщения, приспособленный для работы с оборудованием CAN стандарта, использует одну часть группы разрядов идентификатора для идентификации узлов первого класса, каждому из которых необходимо связываться с значительным числом всех других узлов системы, и вторую часть группы разрядов идентификатора для идентификации второго класса узлов, каждому из которых никогда не нужно будет связываться с другим узлом упомянутого второго класса, а только нужно связываться с узлами упомянутого первого класса, причем упомянутая вторая часть включает секцию, идентифицирующую узлы упомянутого первого класса, когда в остатке упомянутой второй части бинарные разряды имеют одинаковое бинарное значение, и часть, определяющую функцию сообщения упомянутой группы разрядов идентификатора, которая определяет среди прочего, идентифицирует ли узел каждый идентификатор узла как отправитель или как получатель. Изобретение имеет несколько особенностей. Во-первых, оно разделяет узлы в два класса, первый из которых может идентифицировать узлы того же класса как узел-отправитель или узел-получатель в одном сообщении, и узлы второго класса, которые никогда не связываются друг с другом и поэтому их идентификаторы узла-отправителя и узла-получателя никогда не появляются одновременно в одном сообщении. Это позволяет использовать мажоритарную часть группы разрядов идентификатора для идентификации очень большого числа узлов упомянутого второго класса. Во-вторых, в изобретении исключены распределяющие части группы разрядов идентификатора в качестве идентификаторов узла-отправителя и идентификаторов узла-получателя, а вместо этого используется значительно меньшая емкость в битах для обозначения идентифицирующей узел части, либо узел-отправитель, либо узел-получатель. В-третьих, в изобретении используется малая часть того, что в противном случае могло быть идентификационной частью узлов второго класса, для идентификации узлов первого класса при осуществлении связи между двумя узлами первого класса. Изобретение позволяет использовать оборудование CAN стандарта в системах управления, например системах управления лифтами, в которых имеется десятки тысяч узлов, которые не связываются друг с другом.
Другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны в свете приведенного ниже подробного описания примеров его выполнения, проиллюстрированных на приложенных чертежах.
Перечень фигур чертежей и иных материалов
На фиг.1 приведена диаграмма формата сообщения стандартного протокола CAN 2.0, известного из уровня техники.
На фиг.2 приведена диаграмма формата сообщения протокола CAN 2.0, модифицированного в соответствии с настоящим изобретением для случая, когда связь устанавливается между узлом первого класса и узлом второго класса.
На фиг.3 приведена диаграмма формата сообщения протокола CAN 2.0, модифицированного с настоящем изобретении для случая, когда связь устанавливается между двумя узлами первого класса.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Как показано на фиг.1, формат сообщения стандартного протокола CAN 2.0 для осуществления связи посредством CAN-оборудования подобной сети области управления содержит в качестве самого старшего разряда бит начала кадра, следующие за ним 33 самых старших разряда включают в себя 29-разрядную группу идентификатора, состоящую из 11-разрядной группы идентификатора и 18-разрядной группы идентификатора. За указанной 11-разрядной группой идентификатора следуют бит SRR (Substitute Remote Request) и бит IDE (Identifier Extension). Затем следует 18-разрядная группа идентификатора и бит удаленного запроса передачи. Следующие шесть разрядов содержат группу управляющих битов, следующая группа от 0 до 64 разрядов содержит поле данных, следующая группа из 16 разрядов содержит поле контроля посредством циклического избыточного кода, следующие два разряда содержат поле подтверждения приема и семь самых младших разрядов содержат поле конца кадра.
Представленный на фиг.2 формат сообщения протокола CAN 2.0 изменен специально для использования в системах управления лифтами разделением 29-разрядной группы идентификатора на три части: часть, определяющую функцию сообщения, состоящую из непрерывной доли группы разрядов CAN-идентификатора, включающей самые старшие разряды группы разрядов идентификатора, посредством содержания которой идентифицируют другие разряды группы разрядов идентификатора, как соответственно идентификатор узла-получателя или идентификатор узла-отправителя. На фиг.2 эта часть имеет х разрядов, которые составляют группу, определяющую функцию сообщения, которая определяет, какая из остальных двух частей 29-разрядной группы идентификатора является идентификатором узла-отправителя, а какая из этих частей является идентификатором узла-получателя. В одном варианте выполнения часть, определяющая функцию сообщения, может содержать пять разрядов. Вторая часть является выбираемой частью идентификатора узла и состоит из непрерывной доли группы разрядов CAN-идентификатора, не принадлежащей к определяющей функцию сообщения части и части идентификатора узла первого класса. Содержимое этой части при установлении связи между одним из узлов первого класса и одним из узлов второго класса включает в себя идентификатор узла второго класса, посредством которого идентифицируют один из группы узлов второго класса. На фиг.2 эта часть содержит n разрядов. Она является идентификатором узла второго класса, идентифицирующим один из большого числа узлов в системе, которые никогда не связываются друг с другом. В одном варианте выполнения часть идентификатора узлов второго класса содержит 16 разрядов. Третья часть является частью идентификатора узла первого класса, состоящей из непрерывной доли группы разрядов CAN-идентификатора, содержимое которой включает в себя идентификатор узла первого класса, посредством которого идентифицируют один из группы узлов первого класса. На фиг.2 эта часть содержит m разрядов. Она является идентификатором узла первого класса, идентифицирующим один из нескольких узлов первого класса, которые должны иметь возможность связываться друг с другом, а также с узлами класса два. В одном варианте часть идентификатора узла первого класса содержит восемь разрядов. То есть число разрядов в идентификаторе узла второго класса вдвое превышает число разрядов в упомянутом идентификаторе узла первого класса. Показанный на фиг.2 идентификатор узла второго класса используется не только для идентификации узлов второго класса, восемь самых младших его разрядов этой группы в случае установления связи между двумя узлами первого класса будут идентифицировать один из узлов первого класса. Как показано на фиг.3, когда восемь самых старших разрядов идентификатора узла второго класса все равны нулю (в одном варианте выполнения), то восемь самых младших разрядов идентификатора узла второго класса идентифицируют узел первого класса. Поэтому часть 29-разрядной группы идентификатора, которая включает идентификаторы узла второго класса, мы называем выбираемой частью. В соответствии с предложенным способом используют выбираемую часть идентификатора узла, которая при установлении связи между двумя узлами первого класса содержит непрерывную секцию бинарных разрядов, которые все имеют одинаковую бинарную величину, и секцию идентификатора узла первого класса, причем эта бинарная величина является нулем. Использование самых младших разрядов выбираемой части для идентификации узла первого класса оставляет значительно больше чисел для идентификации узлов второго класса. Например, если взять из выбираемой части 256 идентификаторов узла первого класса, то остается 65 280 идентификаторов узла второго класса.
Секция идентификатора узла первого класса выбираемой части идентификатора узла может содержать самые младшие разряды упомянутой выбираемой части идентификатора узла. В альтернативном варианте можно использовать часть идентификатора узла первого класса, содержащую самые младшие разряды группы разрядов идентификатора CAN. Вместо нулевых значений, как на фиг.3, высшие разряды выбираемой части идентификатора могут быть все установлены равными единице для обозначения того, что самые младшие 8 разрядов составляют идентификатор узла первого класса. В этом случае идентификатором первого класса были бы числа наивысшего порядка (т.е. между 65 280 и 65 535) выбираемой части. Изобретение может быть осуществлено обоими способами, в зависимости от желания. Таким образом, секция высшего порядка выбираемой части, обозначенная "n-m" на фиг.3, может целиком состоять из единиц вместо нулей, и при этом представлять собой реализацию настоящего изобретения. Как упоминалось выше, в одном варианте выполнения, х равно пяти, n равно 16 и m равно 8. В другом возможном варианте выполнения для лифтов х может быть равно 4, n равно 15 и m равно 10. Это позволит иметь более 1000 узлов первого класса и более 31 000 узлов второго класса, 16 функциональных типов. Конечно, при желании, могут быть выбраны и другие числа, удовлетворяющие любым вариантам выполнения настоящего изобретения.
Часть 29-разрядной группы идентификатора, определяющая функцию, должна быть представлена самыми старшими разрядами группы разрядов идентификатора с тем, чтобы дать возможность использовать один или более самых старших разрядов в группе разрядов идентификатора для того, чтобы установить уровень приоритета сообщений, что, в свою очередь, позволит реализовать этот приоритет средствами стандартного конфликтного CAN протокола, путем побитового сравнения от самых старших до самых младших разрядов, причем нулевое значение преобладает над единицей. Порядок расположения части идентификатора первого класса и выбираемой части, которая идентифицирует узлы и первого и второго классов, не имеет значения.
Все упомянутые выше патентные заявки включены в настоящее описание путем ссылки.
Таким образом, хотя изобретение было представлено и описано на примерах вариантов его выполнения, специалистам должно быть понятно, что описанные и иные изменения, исключения и добавления могут быть внесены и сделаны без отступления от существа изобретения и в рамках его области притязаний.
Формула изобретения
1. Способ осуществления связи между разными узлами многопроцессорной системы управления, которая имеет группу узлов первого класса, каждый из которых имеет возможность связи с другими упомянутыми узлами первого класса и с узлами упомянутой системы управления, не являющимися упомянутыми узлами первого класса, и которая имеет группу узлов второго класса, каждый из которых имеет возможность связи с по крайней мере одним из упомянутых узлов первого класса, но не имеет необходимости в связи с другими узлами из упомянутых узлов второго класса, в котором осуществляют связь посредством CAN-оборудования сети области управления, соответствующего формату сообщения CAN стандарта, в котором самым старшим разрядом является бит начала кадра, за ним следует 29-разрядная группа идентификатора и бит удаленного запроса передачи, следующие шесть разрядов содержат группу управляющих битов, следующая группа от 0 до 64 разрядов содержит поле данных, следующая группа из 16 разрядов содержит поле контроля посредством циклического избыточного кода, следующие два разряда содержат поле подтверждения приема и семь самых младших разрядов содержат поле конца кадра, при этом используют часть, определяющую функцию сообщения, состоящую из непрерывной доли группы разрядов упомянутого CAN-идентификатора, включающей самые старшие разряды упомянутой группы разрядов идентификатора, посредством содержания которой идентифицируют другие разряды упомянутой группы разрядов идентификатора, как, соответственно, идентификатор узла-получателя или идентификатор узла-отправителя, кроме того, используют часть идентификатора узла первого класса, состоящую из непрерывной доли группы разрядов упомянутого САN-идентификатора, содержимое которой включает в себя идентификатор узла первого класса, посредством которого идентифицируют один из группы упомянутых узлов первого класса, а также используют выбираемую часть идентификатора узла, которая состоит из непрерывной доли группы разрядов упомянутого САN-идентификатора, не принадлежащей к упомянутой определяющей функцию сообщения части и упомянутой части идентификатора узла первого класса, и содержимое которой при установлении связи между одним из упомянутых узлов первого класса и одним из упомянутых узлов второго класса включает в себя идентификатор узла второго класса, посредством которого идентифицируют один из упомянутой группы узлов второго класса, либо при установлении связи между двумя узлами из упомянутых узлов первого класса, содержимое упомянутой выбираемой части идентификатора узла включает в себя один из упомянутых идентификаторов узла первого класса.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что число разрядов в упомянутом идентификаторе узла второго класса превышает число разрядов в упомянутом идентификаторе узла первого класса.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что число разрядов в упомянутом идентификаторе узла второго класса вдвое превышает число разрядов в упомянутом идентификаторе узла первого класса.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют выбираемую часть идентификатора узла, которая при установлении связи между двумя узлами из упомянутых узлов первого класса содержит непрерывную секцию бинарных разрядов, которые все имеют одинаковую бинарную величину, и секцию идентификатора узла первого класса.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что упомянутая бинарная величина является нулем.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что упомянутая секция идентификатора узла первого класса упомянутой выбираемой части идентификатора узла содержит самые младшие разряды упомянутой выбираемой части идентификатора узла.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют часть идентификатора узла первого класса, содержащую самые младшие разряды упомянутой группы разрядов идентификатора CAN.
РИСУНКИ
