基于STM32F105微控制器的双CAN冗余设计方案

　　双线CAN冗余系统的另一关键指标是总线切换时间， 它等于检测错误所需时间与处理故障总线未发送报文所需时间之和， 切换时间越短， 总线故障对报文传输造成的延迟就越小。检测错误所需时间，即从总线错误出现到被冗余程序检测到所需的时间。以总线断开故障为例， 发送器每发送一个报文产生一次应答错误， 错误计数器每次加8, 需连续进行16次发送， 使错误计数器值达到128引起总线切换。在位速率125kbps情况下， 发送最长为128位的报文， 若忽略控制器重发间隔时间， 从故障发生到被检测到的响应时间为：

　　为避免在总线切换时丢失报文， 冗余算法需回读故障控制器中未发送报文， 由此产生额外的故障处理时间， 因为每个发送邮箱最多存储3个报文， 假定位速率125kbps不变， 备份总线发送时即取得仲裁，最长故障处理时间为：

　　因此总线切换时间为16. 38+ 3. 07= 19. 45m s。

　　通过实验测得在125kbps位速率下连续发送不同报文长度的总线切换时间如表1所示：

表1 总线切换时间

　　在125kbps位速率下切换时间为22. 80ms, 比理论计算值稍长， 这是由总线切换时运行冗余算法及读取控制器错误寄存器（ ESR）所额外消耗的， 但在实际应用中， 发送报文获取仲裁所需的等待时间远大于切换时间， 总线故障并不频繁发生， 冗余切换算法对系统的运行并无显着影响。

　　4 结束语

　　与传统单片机总线外扩两片CAN控制器的冗余方案相比， 本设计充分利用STM32F105微控制器内置的两路CAN控制器， 简化电路设计， 相对降低了成本， 同时双CAN 冗余通信系统的采用提高了系统整体可靠性。所使用双总线负载均衡技术， 可以提高总线带宽， 平衡通信负荷。系统船舶机舱监控系统的图像和数据信号的传输中取得很好的效果。