基于STM32F105微控制器的雙CAN冗余設計方案

　　雙線CAN 冗余系統的另一關鍵指標是總線切換時間， 它等于檢測錯誤所需時間與處理故障總線未發送報文所需時間之和， 切換時間越短， 總線故障對報文傳輸造成的延遲就越小。檢測錯誤所需時間，即從總線錯誤出現到被冗余程序檢測到所需的時間。以總線斷開故障為例， 發送器每發送一個報文產生一次應答錯誤， 錯誤計數器每次加8, 需連續進行16次發送， 使錯誤計數器值達到128引起總線切換。在位速率125kbps情況下， 發送最長為128位的報文， 若忽略控制器重發間隔時間， 從故障發生到被檢測到的響應時間為：

　　為避免在總線切換時丟失報文， 冗余算法需回讀故障控制器中未發送報文， 由此產生額外的故障處理時間， 因為每個發送郵箱最多存儲3個報文， 假定位速率125kbps不變， 備份總線發送時即取得仲裁，最長故障處理時間為：

　　因此總線切換時間為16. 38+ 3. 07= 19. 45m s。

　　通過實驗測得在125kbps位速率下連續發送不同報文長度的總線切換時間如表1所示：

表1 總線切換時間

　　在125kbps位速率下切換時間為22. 80ms, 比理論計算值稍長， 這是由總線切換時運行冗余算法及讀取控制器錯誤寄存器（ ESR）所額外消耗的， 但在實際應用中， 發送報文獲取仲裁所需的等待時間遠大于切換時間， 總線故障并不頻繁發生， 冗余切換算法對系統的運行并無顯著影響。

　　4 結束語

　　與傳統單片機總線外擴兩片CAN 控制器的冗余方案相比， 本設計充分利用STM32F105微控制器內置的兩路CAN 控制器， 簡化電路設計， 相對降低了成本， 同時雙CAN 冗余通信系統的采用提高了系統整體可靠性。所使用雙總線負載均衡技術， 可以提高總線帶寬， 平衡通信負荷。系統船舶機艙監控系統的圖像和數據信號的傳輸中取得很好的效果。