UM-BUS总线通道故障检测方法

发布时间：2019-11-15 09:24

【摘要】：UM-BUS总线是一种可动态重构的高速高可靠通信总线,提出了一种三段式通道健康状态检测方法,构建了一个通道健康状态表,实现了通道故障的在线实时检测与动态标记,通过动态重构将通信数据动态分配到健康通道上进行传输,保证了总线在通道出现故障的情况下的正确通信.通过UM-BUS总线实际系统测试与仿真验证表明,此设计的故障检测方法,可以有效地检测各种通道与节点故障,能够满足UM-BUS总线系统的应用需求.
【图文】：

数据流图,总线协议,数据链路层,故障管理

ｂ／ｓ；通过多通道的动态冗余与故障重构，可实现对最多３１个通道故障的动态容错；采用主从命令应答式的远程存储访问协议，为系统提供了灵活的远程非智能扩展能力．ＵＭ－ＢＵＳ总线的拓扑结构如图１所示．图１ＵＭ－ＢＵＳ总线拓扑结构图如图２所示，ＵＭ－ＢＵＳ通信协议分为处理层、数据链路层、物理层三个层次．数据链路层又分为数据缓冲子层、传输子层和ＭＡＣ子层．处理层是ＵＭ－ＢＵＳ通信协议模型的最上层，完成总线通信的管理工作并将部分信息反馈给外接设图２ＵＭ－ＢＵＳ总线协议模型与数据流图备或上层应用．数据链路层完成通道故障管理与数据动态分配功能，是ＵＭ－ＢＵＳ总线协议的核心部分．其中数据缓冲子层提供了一个２６０×３２位数据缓冲存储器，用来在通信过程中对通信数据进行存储；ＭＡＣ子层完成通道管理、故障检测、通道健康状态表维护、通道数据组帧与解帧等功能；传输子层实现通信数据的分组传输，，根据通道健康状态表，实现数据在健康通道的均衡分配．ＵＭ－ＢＵＳ总线使用双绞线传输，采用８ｂ／１０ｂ编码方式，物理层完成数据编解码、差错校验、字符同步、时钟同步等功能．数据通信时，发送端通过处理层构建通信数据包，暂存到数据缓冲层．然后由传输子层根据来自ＭＡＣ子层的通道健康状态信息表对待发数据进行动态重构，将数据包动态均衡的分配到所有的可用通道上．物理层对分组数据包进行收发的包装，经过８ｂ／１０ｂ编解码转换成比特流传送．在接收端，物理层对比特流进行时钟同步，８ｂ／１０ｂ解码，通道数据解包．然后由传输子层根据来自ＭＡＣ子层的通道健康状态信息表对

流程图,总线故障,主节点,故障检测

微电子学与计算机２０１５年阶段；③检测结果确认阶段．每个阶段分别由主节点或从节点发送相应的检测包．由于检测包采用固定格式，传输时间均为９０～１１６位时，因此，将各个阶段时间长度均固定为１２８个ＵＭ－ＢＵＳ总线传输位时（在通道速率为１００Ｍｂ／ｓ时，共１２８０ｎｓ）．图４ＵＭ－ＢＵＳ总线故障检测算法示意图（１）主节点故障检测流程对于主节点，收到上层的检测启动信号后，进入检测命令发送阶段①，从所有通道上同时向从节点分别发送一个检测命令包，并启动一个定时器，定时到１２８位时后，转入检测状态应答阶段②．在检测状态应答阶段②，主节点将其定时器清０，重新开始定时，从各通道上接收从节点发送的检测应答包．定时至１２８位时后，转入检测结果确认阶段③．进入检测结果确认阶段③，主节点同样将定时器清０，重新开始定时．然后，从所有收到检测应答包的通道上向从节点发送检测确认包．待定时至１２８位时后，结束通道检测过程，更新主节点中的通道健康状态表．通道检测过程中，若某一通道能够收到检测应答包，表示主从节点可以通过该通道正常通信，在健康状态表中将其标记为健康通道．否则，通道线路或节点出现了故障，主、从节点不能在该通道上正常通信，将其标记为故障通道．（２）从节点故障检测流程对于从节点，其通道检测过程是被动的．当某一通道收到给本节点的检测命令包后，从节点立即进入检测命令发送阶段①，并启动一个定时器．由于检测包传送时间为９０～１１６位时，从节点最快要在检测命令包发出９０位时后才能完全收到它．因此，从节点的定时器

【参考文献】