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CN112578692B - 工业总线通信方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

工业总线通信方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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CN112578692B
CN112578692B CN201910925678.3A CN201910925678A CN112578692B CN 112578692 B CN112578692 B CN 112578692B CN 201910925678 A CN201910925678 A CN 201910925678A CN 112578692 B CN112578692 B CN 112578692B
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Abstract

本发明实施例公开了一种工业总线通信方法、装置、计算机设备及存储介质。所述方法包括：获取通信模式信息；获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息；根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源；根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号；在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。本发明实施例可以降低高速工业控制总线的系统复杂度，提高高速工业控制总线的适用性。

Description

工业总线通信方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及工业领域，尤其涉及一种工业总线通信方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
在工业领域，高速工业控制总线上通常挂接多个工业设备(如测量仪表)，同时每个工业设备可以通过高速工业控制总线进行通信，如传输控制信号，用于控制工业设备进行工业生产活动。
现有的工业控制总线主要分为两类，一种为控制器局域网络(Controller AreaNetwork，CAN)总线为代表的现场工业控制总线，主要特点为采用总线型拓扑结构，但这种拓扑结构由于节点之间采用总线方式连接，节点的阻抗不容易做到完全匹配，会在通信中引入回波多径，对高速数据通信会有严重影响，而且数据传输速率低，当传输介质为双绞线时，CAN总线通信距离40米时，最高通信速率大约为1Mbps。另一种现场总线为实时工业以太网，该类总线系统在物理层采用了以太网传输技术，数据传输速率高，通信机制采用载波监听多路访问/冲突检测方法(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，CSMA/CD)，在单网节点多时会引起数据拥塞，使得在单网用户节点数受限。为了减少数据拥塞，需要引入交换机进行桥接，这样会造成网络拓扑结构复杂，且增加系统安装费用。
上述两种高速工业控制总线，无法满足长距离、高速、可靠地通信，而且系统复杂度高。
发明内容
本发明实施例提供了一种工业总线通信方法、装置、计算机设备及存储介质，可以降低高速工业控制总线的系统复杂度，提高高速工业控制总线的适用性。
第一方面，本发明实施例提供了一种工业总线通信方法，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同；
获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内下能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号；
根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源；
根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号；
在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。
第二方面，本发明实施例提供了一种工业总线通信装置，配置于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
通信模式信息获取模块，用于获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同；
信号帧资源分配信息获取模块，用于获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内下能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号；
目标OFDM符号资源确定模块，用于根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源；
待发送的OFDM符号生成模块，用于根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号；
OFDM符号发送模块，用于在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例中任一所述的工业总线通信方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例中任一所述的工业总线通信方法。
本发明实施例通过预先配置通信距离与通信模式信息之间的对应关系，并在确定通信距离时，确定匹配的通信模式信息，从而根据通信模式信息确定匹配的信号帧资源分配信息，并对应生成与通信模式信息匹配的OFDM符号，在信号帧中的匹配的时间段内向高速工业控制总线发送生成的OFDM符号，完成通信，解决了现有技术中高速工业控制总线通信机制无法兼容不同距离的通信需求，且系统复杂度高的问题，从而可以自动根据不同通信距离的应用场景，确定匹配的信号帧资源分配信息，从而确定匹配的传输数据结构，并生成匹配的OFDM符号，以适应当前应用场景的通信需求，降低高速工业控制总线的系统复杂度，从而提高高速工业控制总线的适用性。
附图说明
图1a是本发明实施例一中的一种高速工业控制总线的系统的示意图；
图1b是本发明实施例一中的一种工业总线通信方法的流程图；
图2a是本发明实施例二中的一种工业总线通信方法的流程图；
图2b是本发明实施例二中的一种OFDM符号生成方法的流程图；
图3a是本发明实施例三中的一种工业总线通信方法的流程图；
图3b是本发明实施例三中的一种信号帧的结构示意图；
图4是本发明实施例四中的一种工业总线通信装置的结构示意图；
图5是本发明实施例五中的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
为了便于理解方案，首先将本发明实施例中采用的正交频分复用(OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM)进行简述。
OFDM调制技术的基本思想是：将整个传输带宽B划分为N个带宽为Δf的正交子载波，将串行高速数据符号转换为N路并行低速子数据符号流，将各子数据符号流分别调制到各个子载波上进行传输。载波是在信道上传输的周期性震荡信号，用于被调制后传输信号。由于各子载波在频域上相互正交，因此各子载波传输的信号可以在接收端使用相干解调进行区分，从而减少子载波间的相互干扰。而且，由于每个子载波上传输的信号的带宽小于系统的相干带宽，因此每个子载波可以看作平坦衰落信道，避免码间干扰。可以说，OFDM技术是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制而产生的，由于各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，节省了带宽资源。
如图1a所示，基于本发明实施例提供的高速工业控制总线的通信系统，包括：
控制节点，用于根据控制节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子信道，并在划分的子信道上发送与对应的业务接口匹配的同步信号(如导频信号)和控制信号，或者在划分的子信道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子信道上接收终端节点发送的数据信号；
至少一个终端节点，用于根据终端节点中包括的各业务接口将分配的固定时隙划分为与各业务接口分别对应的固定子信道，并在划分的子信道上接收控制节点发送的同步信号和控制信号，或者在划分的子信道上发送与对应的业务接口匹配的数据信号，或者在划分的子信道上接收其它终端节点或控制节点发送的数据信号。
其中，控制节点具体用于：生成信号帧资源分配信息并发送给至少一个终端节点，信号帧资源分配用于指定各终端节点和控制节点所使用的固定时隙。
具体的，在信号帧资源分配信息中，一个固定时隙对应一个OFDM符号资源。
实施例一
图1b为本发明实施例一中的一种工业总线通信方法的流程图，本实施例可适用于挂接在高速工业控制总线上的设备向高速工业控制总线发送数据情况，该方法可以由本发明实施例提供的工业总线通信装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成计算机设备中。如图1b所示，本实施例的方法具体包括：
S110，获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同。
在本发明实施例中，高速工业控制总线可以采用总线型或者环形总线型的拓扑结构，本发明实施例基于高速工业控制总线的系统在物理层使用OFDM调制技术。
具体的，通信模式信息用于确定高速工业控制总线上传输的信号帧的帧结构。通常，信号帧的长度与通信距离的长度匹配。其中，信号帧的长度是指，信号帧的时长。长帧结构适用于通信距离长的应用场景，短帧结构适用于通信距离短的应用场景。信号帧通常是由多个OFDM符号组成。示例性的，信号帧包括128个OFDM符号，信号帧包括的OFDM符号的数量越多，传输的数据量越多。一个信号帧包括的各OFDM符号彼此相同，不同信号帧包括的OFDM符号可以不同。信号帧的长度由各OFDM符号的长度确定，也即由该信号帧包括的任意一个OFDM符号的长度确定。
通信距离是指传输数据从向高速工业控制总线发送数据的设备到接收到该数据的设备经过的距离。
根据不同通信距离确定不同的通信模式信息，不同通信模式信息对应不同的信号帧的帧结构，从而对应不同长度的信号帧，以适用不同通信距离的通信需求。
需要说明的是，信号帧描述了以数据流的形式在信道上发送的数据的结构，同时数据是以信号帧为单位进行传输的。在高速工业控制总线的同步通信过程中，两个信号帧之间是按照时间进行隔开的。具体的，信号帧可以分为帧头和帧体，其中，帧头用于标识信号帧，具体包括区别于其他信号帧的信息，例如，同步信息、地址信息和差错控制信息等。帧体通常包括待传输的数据，如导频信号和/或数据信号。
可选的，各所述通信模式信息对应的采样率相同，各所述通信模式信息对应的信号帧资源分配信息包括128个OFDM符号资源，各所述通信模式信息对应的信号帧的周期大于等于500us且小于等于4ms。
本发明实施例配置有多种通信模式信息(如通信模式0，通信模式1，通信模式2或通信模式3)，即一种通信模式信息对应一种工作模式，以适用不同场景的通信需求，为了实现简单，各种通信模式采用了统一的采样率。
本发明实施例采用128个OFDM符号作为一个信号帧，各种通信模式信息对应的信号帧的帧周期大于等于500us且小于等于4ms。
可以理解的是，短帧结构对应的通信模式，对应的OFDM符号和循环前缀(CyclicPrefix，CP)长度短，传输时间短，适用于短距离，通信响应时间快，实时性高的应用场景。短帧结构对应的通信模式，对应的OFDM符号和CP长度长，适用于距离较远，对通信响应时间，实时性要求略低的应用场景。
具体参数配置如下表所示：
表1通信模式参数配置
Figure BDA0002218882400000071
S120，获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号。
设备向高速工业控制总线发送数据是一个持续过程，为了使高速工业控制总线上各设备均可以向高速工业控制总线传输数据，可以预先指定哪些设备可以在哪些时间片内下进行数据传输。
信号帧资源分配信息用于为挂接在高速工业控制总线上的设备分配一个信号帧内的时频域资源。具体的，时频域资源包括时域资源分配和频域资源分配，示例性的，时域资源包括时间片，频域资源包括载波。通常，在OFDM通信机制下，可分配资源的最小单元为OFDM符号资源，OFDM符号资源指定一个时间片单元，以及多个子载波。通常，设备根据数据信号对OFDM符号资源匹配的多个频率下的载波进行调制，设备在被分配的OFDM符号资源对应的时间段(即时间片单元)内将调制完成的通信信号发送到高速工业控制总线上，实现数据信号的传输。
设定时间段可以是指OFDM符号资源对应的时间片单元匹配的时间段。通常，在当前信号帧中，各OFDM符号资源对应的时间片单元的时长相同。
指定子载波发送信号的类型，用于确定调制该子载波的信号的类型，以及确定通过该子载波进行传输的信号的类型。通常，信号的类型可以包括数据信号或导频信号，数据信号可以是指待传输的有效信号，导频信号可以是指用于信道估计和同步的已知信号。导频信号具体是伪随机序列。
子载波发送信号的类型为数据信号实际是采用数据信号对子载波进行调制，该子载波用于传输有效数据。
子载波发送信号的类型为导频信号实际是采用导频信号对子载波进行调制，该子载波用于传输导频信号。
可选的，所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频信号相同，所述导频信号用于实现时间同步。
信号帧的帧头通常用于标识该信号帧，例如，将该信号帧与其他信号进行区分，如确定当前信号帧的起始时刻和结束时刻。同步OFDM符号资源用于指定用于时间同步的OFDM符号资源，也即指定承载导频信号的子载波，以及发送导频信号的时间段。
导频信号用于确定信号帧的起始时刻，实现高速工业控制总线上的其他设备进行时间同步。可选的，所述导频信号为伪随机序列。伪随机信号是一种有规律可循的变化信号，实际上，伪随机信号具备自相关性，可以通过卷积算法确定该信号的起始时刻。
其中，各OFDM符号资源中定义的多个子载波分为上半子带和下半子带，所述上半子带关联的各子载波的频率均高于所述下半子带关联的各子载波的频率。例如，上半子带的频率范围为16.896MHz-32.256MHz，下半子带的频率范围为1.536MHz-16.895MHz。
示例性的，同步OFDM符号资源包括连续两个OFDM符号资源，同时，两个OFDM符号资源中的下半子带均承载导频信号。
S130，根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源。
根据信号帧资源分配信息以及当前系统时间，本机设备可以确定在当前信号帧的传输过程中，本机设备需要生成的OFDM符号。
待使用的目标OFDM符号资源用于指定本机设备在当前信号帧的传输过程中可以使用的OFDM符号资源，以生成组成当前信号帧的至少一个OFDM符号。其中，本机设备可以是控制节点，也可以是终端节点。
S140，根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号。
根据子载波发送信号的类型，确定子载波承载的信号的类型，根据相应的信号对该子载波进行调制，全部子载波均调制完成，并进行叠加，形成待发送的OFDM符号。
其中，OFDM符号可以是一个频域序列，频域序列是由含有不同成分的点和该频率点包含能量构成。OFDM符号中包括待发送的数据信号，本机设备通过向其他设备发送OFDM符号，其他设备接收OFDM符号并解析，提取出数据信号，从而实现数据信号的传输过程。
S150，在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。
目标OFDM符号资源匹配的时间段用于本机设备发送OFDM符号。
本发明实施例通过预先配置通信距离与通信模式信息之间的对应关系，并在确定通信距离时，确定匹配的通信模式信息，从而根据通信模式信息确定匹配的信号帧资源分配信息，并对应生成与通信模式信息匹配的OFDM符号，在信号帧中的匹配的时间段内向高速工业控制总线发送生成的OFDM符号，完成通信，解决了现有技术中高速工业控制总线通信机制无法兼容不同距离的通信需求，且系统复杂度高的问题，从而可以自动根据不同通信距离的应用场景，确定匹配的信号帧资源分配信息，从而确定匹配的传输数据结构，并生成匹配的OFDM符号，以适应当前应用场景的通信需求，降低高速工业控制总线的系统复杂度，从而提高高速工业控制总线的适用性。
实施例二
图2a为本发明实施例二中的一种工业总线通信方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行具体化，将根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号，具体化为：分别获取与发送信号的类型匹配的目标信号，并进行编码；所述目标信号包括数据信号和/或导频信号；基于编码后的各所述目标信号，分别对匹配的子载波进行调制；在所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波均调制完成时，形成待发送的OFDM符号。如图2a所示，本实施例的方法具体包括：
S210，获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同。
本发明实施例中的通信模式信息、高速工业控制总线、通信距离、OFDM符号、信号帧资源分配信息、OFDM符号资源、数据信号、导频信号、子载波和目标OFDM符号资源等均可以参考上述实施例的描述。
S220，获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号。
S230，根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源。
S240，分别获取与发送信号的类型匹配的目标信号，并进行编码；所述目标信号包括数据信号或导频信号。
目标信号实际为待加载到子载波上的数据信号或导频信号。
可选的，在分别获取与发送信号的类型匹配的目标信号，并进行编码；所述目标信号包括数据信号和/或导频信号之前，还包括：获取所述高速工业控制总线的信噪比；根据信噪比和编码方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的编码方式；和/或根据信噪比和调制方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的调制方式；所述调制方式类型包括：QAM或者BPSK；所述调制参数包括：QAM所使用的调制阶数。
通常，高速工业控制总线的信噪比会影响数据传输效果，可以根据信噪比选择匹配的编码方式和/或调制方式适应当前的应用场景，以最大程度提高数据传输效果。
具体的，信噪比可以通过在两个节点的信道上，由一个节点发送导频信号，获取另一个节点对导频信号的接收情况，计算在两个节点之间的信道的信噪比。
对获取到的与各节点之间的信道的信噪比进行统计，将信噪比取值划分为设定数量的区间，将分布节点最密集的区间作为整个高速工业控制总线的信噪比。例如，在包含100个节点的高速工业控制总线的系统中，获取到99个节点对应信道的信噪比落在[20dB,30dB]信噪比区间，只有1个节点对应信道的信噪比落在[10dB，20dB]信噪比区间，显然，分布在[20dB,30dB]信噪比区间的节点最多，因此将[20dB,30dB]信噪比区间作为整个高速工业控制总线的信噪比。
信噪比不同，对应的编码方式不同，以及对应的调制方式不同。具体的，可以将信噪比分为多个区间，每个信噪比区间相当于一类信噪比，并对应一种编码方式或调制方式，例如，如果信噪比低于20dB则定义信噪比为低信噪比，对应一种编码方式或调制方式。例如，对应RS码与卷积码级联的编码方式以及高阶调制方式；如果信噪比高于20dB则定义信噪比为高信噪比，对应另外一种编码方式或调制方式，例如，对应RS编码方式以及低阶调制方式。
其中，BPSK为二相相移键控调制方式(Binary Phase Shift Keying)，QAM为正交幅度调制方式(Quadrature Amplitude Modulation)。
可选的，所述QAM所使用的调制阶数包括：256、64或者16；当所述信噪比高于第一信噪比阈值时，选择256QMA的调制方式；当所述信噪比低于所述第一信噪比阈值时，选择16QMA的调制方式。
具体的，在信噪比较低时，选择低阶调制方式，例如，16QAM，以确保信噪比在设定范围内，并获得较低的解调门限，在信道质量较好，信噪比较高时，可以选择较高阶的调制方式，例如，256QAM，以获得最大频谱效率。
通过选择与信噪比匹配的编码方式和调制方式生成OFDM符号，并进行传输，可以实现了根据数据传输场景灵活调整编码调制方式，提高了高速工业控制总线系统的适应能力。
可选的，所述根据信噪比和编码方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的编码方式，包括：如果所述信噪比小于等于预设阈值，确定与所述信噪比匹配的编码方式为纠错编码方式；所述纠错编码方式类型包括：RS码、卷积码和Turbo码中的至少一项；所述编码参数包括：RS码的编码位数和卷积码的卷积率。
通常，如果信噪比高于预设阈值，采用普通的编码方式对信号进行编码即可。如果信噪比小于等于预设阈值，表明噪声对有效信号的传输的干扰较大，此时可以采用纠错编码对有效信号进行编码，实现纠错，提高有效信号的传输可靠性。
具体的，纠错编码是一种在数据传输过程中发生错误后能在接收端自行发现并纠正的信道编码，为了使该码具有检错及纠错能力，需要对原码字增加多余的码元，以扩大码字之间的差别，即把原码字按某种规则变成具有一定冗余的码字，并在每个码字之间建立一定的关系。纠错编码的冗余部分允许接收端检测可能出现在信息任何地方的多个差错，并且可以纠正这些差错而避免重传，满足工业总线中重传开销巨大或者不能进行重传的应用场景。
其中，RS编码(Reed-solomon codes)是一种前向纠错的信道编码，对由校正过的采样数据所产生的多项式有效，当接收端正确的收到足够的点后，就可以恢复原来的多项式；卷积码是根据连续输入的信息序列得到连续输出的已编码序列，以卷积码(n,k,m)为例，其中，k为每次输入到卷积编码器的比特数，n为每个k元组码字对应的卷积码输出的n元组码字，m为编码存储度，也即卷积编码器的k元组的级数。
具体的，将RS码作为外码，对待发送数据进行编码，得到RS纠错编码数据；将卷积码作为内码，对RS纠错编码数据进行编码，得到卷积纠错编码数据；根据目标码率对应的数据删除规则，对卷积纠错编码数据进行数据删除操作，得到与待发送数据对应的纠错编码数据。
将卷积码为作为内码，RS码作为外码，充分利用卷积码可以进行最优的维特比译码，且可以用软判决译码的特点，同时，又利用了RS码具有较好的纠突发错误的特点，提高了工业总线的传输可靠度，增强了数据在信道中传输时抵御干扰的能力。码率，也即比特率，是指每秒传送的比特数，比特率越高，每秒传送数据就越多；例如，当前码率为1/2的卷积编码，而目标码率为2/3或3/4时，可以根据与目标码率对应的数据删除规则，获取纠错编码数据。
可选的，所述RS码的编码位数包括：(239，207)或者(119，103)；所述卷积码的卷积率包括：1/2或者3/4。
具体的，RS码的编码位数为(239，207)时，纠错能力为16，即可以纠错16个字节，当RS码的编码位数为(119,103)时，纠错能力为8，即可以纠错8个字节。
可选的，采用RS码和卷积码级联的编码形式，编码参数根据信噪比来进行调节。如当所述信噪比高于第二信噪比阈值时，选择RS码和卷积码级联的编码方式，其中，RS编码参数为(119，103)，卷积率为3/4；当所述信噪比低于第二信噪比阈值时，选择RS码和卷积码级联的编码方式，其中，RS编码参数为(239，207)，卷积率为1/2。
通过高速工业控制总线中待加载的信号进行纠错编码，实现了对总线传输数据的纠错处理，提高了数据传输的准确性，增强了数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力，提高了工业总线传输的可靠性。
此外，在高速工业控制总线的信道上，由于持续时间较长的深衰落谷点会影响到相继一串的比特，因此比特差错通常也是成串发生的，然而信道编码仅在校正单个差错和不太长的差错串时才有效，因此需要将传输数据中的相继比特分散开，即将传输数据中的相继比特以非相继方式被发送，而交织技术正是将上述相继比特分散开的过程，这样在传输过程中即使发生成串差错，在接收端恢复成相继比特串时，也就变成单个或长度较短的差错，再用信道编码所具有的纠错功能纠正差错，恢复原数据。交织技术可以用于改进前向纠错码的性能，用于突发纠错，通过交织技术使得错误均匀分布，提高突发纠错的性能。
可选的，在得到与待发送数据对应的纠错编码数据之后，还包括：根据交织规则，对纠错编码数据进行交织处理，得到与待发送数据对应的纠错交织数据。
通过在对待加载的信号进行纠错编码处理之后，继续对纠错编码数据进行交织处理，进而获得纠错交织数据，将成串出现的传输差错转变成单个或长度角度的传输差错，使得错误数据均匀分布，极大地提高了突发纠错的性能。
在一个具体的例子中，纠错编码采用内码为卷积码且外码为RS码的级联码编码，交织采用比特交织技术和载波交织技术，如图2b所示，对加扰以后的介质访问控制(MediaAccess Control，Mac)层传输数据做纠错编码和交织编码，在增加冗余和数据交叉以后，再进行QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅)调制。
具体的，为了避免连续0，1出现，在编码之前，对每个传输块(每个传输快包括多个待发送的数据)进行加扰。扰码序列可以任何随机码序列，这里选择的扰码序列为长度为11的m序列，生成多项式为，初始化相位为11111111111。扰码序列生成器在每个码块开始重新初始化。
RS码采用原始的RS(255,247)、RS(255,239)和RS(255,233)系统码的缩短码，其中，原始的RS码长度为255字节；校验字节是基于有限域GF(256)的循环码，其长度N分别为8字节、16字节和32字节，其域的生成多项式为p(x)＝x8+x4+x3+x2+1。经过RS编码的传输数据按照高位比特优先发送的原则将每个字节映射为8位比特流，送入卷积码编码器，卷积编码器使用约束长度为7、码率为1/2的归零卷积编码器，生成多项式为G1＝1718和G2＝1338。
突发干扰场景，通过交织技术使得错误均匀分布，提高突发纠错的性能。为了进一步改进前向纠错码的性能，同时使用了bit交织技术和载波交织技术。把比特流以NCBIB为交织块进行分组，所有的编码数据比特交织都在一个OFDM符号的资源块内进行。交织分为两步置换，第一次置换确保相邻编码比特映射到不相邻的子载波，第二次置换确保相邻的编码比特被交替映射到星座的高有效位和低有效位比特。其中，星座映射是指调制映射器将对交织之后的bit流作为输入，产生复数调制输出符号。调制映射方案为BPSK、16QAM、64QAM等星座图映射方式。二进制数根据调制方式得到星座点，然后进行归一化得到正确的复数调制符号。
具体交织规则为：
使用公式i＝(NCBIB/NCOL)(k mod NCOL)+floor(k/NCOL)，k＝0,1,...NCBIB，对所述纠错编码数据进行第一次交织处理，得到与所述待发送数据对应的第一纠错交织数据，其中，NCBIB为交织块的长度，NCOL为交织行数，k为所述第一次交织处理之前的编码比特序号，i为所述第一次交织处理之后的编码比特序号；
使用公式j＝s*floor(i/s)+(i+NCBIB-floor(i*NCOL/NCBIB))mods，i＝0,1,...NCBIB，s＝max(NBPS/2,1)，对所述纠错编码数据进行第二次交织处理，得到与所述待发送数据对应的纠错交织数据，其中，NBPS为一个子载波中包括的比特位数，j为所述第二次交织处理之后的编码比特序号。
通过对待发送数据进行纠错编码，并对所述纠错编码数据进行交织处理，进而获得纠错交织数据，实现了对总线传输数据的纠错处理，提高了数据传输的准确性，增强了数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力，提高了工业总线传输的可靠性，同时，使得错误数据均匀分布，极大地提高了突发纠错的性能。
S250，基于编码后的各所述目标信号，分别对匹配的子载波进行调制。
S260，在所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波均调制完成时，形成待发送的OFDM符号。
S270，在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。
本发明实施例通过分别获取待加载的目标信号，并对目标信号进行编码，以及分别根据编码后的目标信号对匹配的子载波进行调制，并进行叠加，形成OFDM符号，实现采用OFDM符号承载数据信号和/或导频信号在高速工业控制总线上传输，提高了现有的高速工业控制总线系统的抗干扰能力和数据传输的实时性。
实施例三
图3a为本发明实施例三中的一种工业总线通信方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础进行具体化：各所述OFDM符号资源中定义的多个子载波分为上半子带和下半子带，所述上半子带关联的各子载波的频率均高于所述下半子带关联的各子载波的频率；所述信号帧资源分配信息包括至少一个时域分组；每个所述时域分组包括至少一个OFDM符号资源中的至少一个半子带资源；所述半子带资源包括上半子带或下半子带；一个所述半子带资源对应一个设备；同一设备对应的OFDM符号资源中的半子带资源在不同时域分组中的相对时域位置相同；其中，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为数据信号，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为导频信号，或各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型包括数据信号和导频信号。如图3a所示，本实施例的方法具体包括：
S310，获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同；所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频信号相同，所述导频信号用于实现时间同步。
S320，获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号；各所述OFDM符号资源中定义的多个子载波分为上半子带和下半子带，所述上半子带关联的各子载波的频率均高于所述下半子带关联的各子载波的频率；所述信号帧资源分配信息包括至少一个时域分组；每个所述时域分组包括至少一个OFDM符号资源中的至少一个半子带资源；所述半子带资源包括上半子带或下半子带；一个所述半子带资源对应一个设备；同一设备对应的OFDM符号资源中的半子带资源在不同时域分组中的相对时域位置相同；其中，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为数据信号，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为导频信号，或各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型包括数据信号和导频信号。
其中，时域分组可以是指在信号帧的基础上，更加具体的分配方式。通常时域分组对信号帧的帧体对应的时域资源进行进一步细分。在一个具体的例子中，信号帧的结构如图3b所示，信号帧中包括多个时域分组，每个时域分组包括的OFDM符号资源的数量相同，各时域分组包括多个OFDM符号资源。每个OFDM符号资源包括上半子带和/或下半子带。可选的，一个时域分组中包括的OFDM符号资源的数量等于在线设备的数量。实际上设备向高速工业控制总线发送数据是一个持续过程，为了使高速工业控制总线上各设备均可以向高速工业控制总线传输数据，可以预先配置时域分组，以指定哪些设备可以在该时域分组中的哪些时间片下进行数据传输，以便后续各设备按照同样的时域分组所指定的传输方式进行数据传输。
同一设备对应的OFDM符号资源在不同时域分组中的相对时域位置相同，可以保证每个设备向高速工业控制总线发送数据的周期最短，也即保证，每个设备进行数据传输的实时性最高。
一个信号帧包括两个时域分组，一个时域分组包括三个OFDM符号资源，分别用于指定设备201、设备202和设备203。设备201在时域分组中的相对时域位置均为时域分组中的第一个时域位置，设备202在时域分组中的相对时域位置均为时域分组中的第二个时域位置，设备203在时域分组中的相对时域位置均为时域分组中的第三个时域位置。通过在不同时域分组中同一设备的相对时域位置相同，保证每个设备的传输数据的周期相同且最小，实现每个设备的离线时间最短，等于一个时域分组的时长，从而提高高速工业控制总线中各设备的实时性。
本发明实施例通过采用OFDM技术进行通信，通过导频信号进行高速工业控制总线上的全部节点的精确同步，而且，信号帧资源分配信息可以任意选择在时域和频域进行分配，因此能够对各节点的资源进行灵活调度，对每个节点分配一定时频资源块，各节点之间的资源时频正交，有效避免了数据拥塞，使得节点能够高速实时传输。
在本发实施例中，信号帧资源分配信息配置可分配的最小单位为1个OFDM符号资源的半子带，如1个OFDM符号资源的上半子带或下半子带。
如前述可知，高速工业控制总线上的各设备需要通过导频信息来区别和确认一个信号帧的起始，因此，除了在每个信号帧的起始部分需要发送导频信号外，在将可分配的时频域资源分配给控制节点或各个终端节点后，在分配的频域资源中根据特定形式插入导频信号，以便接收端能快速、准确的解码出对应信息。
可选的，分配的频域资源包括两种数据结构模式，两种数据结构模式的区别在于插入导频信号的位置和数据承载结构不同，其中：
第一数据结构模式在每个OFDM半子带中既传输数据信号，又传输导频信号，其中，导频信号与数据占用的子载波数量的比例为1:8；
第二数据结构模式在一个时域分组中的第一个OFDM半子带中传输导频信号，而该时域分组中剩余的OFDM半子带中传输数据。
第一数据结构模式一般用于传输周期性循环数据，在高速工业控制总线的系统中如果采用使用第一数据结构模式的数据传输方式，最大可支持8个设备间隔使用；同时，使用第一数据结构模式也支持多设备跨间隔资源平均分配的方式。
第二数据结构模式既可以用于传输周期性循环固定速率数据，也可以用于传输可变速率数据。
通过配置多种数据结构模式，并从中可选择适用于当前数据传输需求的数据结构模式进行数据传输，提高对时频域资源调度的灵活性，实现高速实时传输。
S330，根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源。
S340，根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号。
S350，在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。
本发明实施例通过将资源分配的最小单位配置为一个OFDM符号资源中的半子带，增加可分配的频域资源的数量，增加调度时频域资源的灵活性，实现高速实时传输。
实施例四
图4为本发明实施例四中的一种工业总线通信装置的示意图。实施例三是实现本发明上述实施例提供的工业总线通信方法的相应装置，该装置配置于挂接于高速工业控制总线上的设备中，同时该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成计算机设备等。
相应的，本实施例的装置可以包括：
通信模式信息获取模块410，用于获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同；
信号帧资源分配信息获取模块420，用于获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内下能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号；
目标OFDM符号资源确定模块430，用于根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源；
待发送的OFDM符号生成模块440，用于根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号；
OFDM符号发送模块450，用于在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。
本发明实施例通过预先配置通信距离与通信模式信息之间的对应关系，并在确定通信距离时，确定匹配的通信模式信息，从而根据通信模式信息确定匹配的信号帧资源分配信息，并对应生成与通信模式信息匹配的OFDM符号，在信号帧中的匹配的时间段内向高速工业控制总线发送生成的OFDM符号，完成通信，解决了现有技术中高速工业控制总线通信机制无法兼容不同距离的通信需求，且系统复杂度高的问题，从而可以自动根据不同通信距离的应用场景，确定匹配的信号帧资源分配信息，从而确定匹配的传输数据结构，并生成匹配的OFDM符号，以适应当前应用场景的通信需求，降低高速工业控制总线的系统复杂度，从而提高高速工业控制总线的适用性。
进一步的，各所述通信模式信息对应的采样率相同，各所述通信模式信息对应的信号帧资源分配信息包括128个OFDM符号资源，各所述通信模式信息对应的信号帧的周期的范围为500us-4ms。
进一步的，所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频信号相同，所述导频信号用于实现时间同步。
进一步的，所述待发送的OFDM符号生成模块440，包括：信号编码调制单元，用于分别获取与发送信号的类型匹配的目标信号，并进行编码；所述目标信号包括数据信号或导频信号；基于编码后的各所述目标信号，分别对匹配的子载波进行调制；在所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波均调制完成时，形成待发送的OFDM符号。
进一步的，所述待发送的OFDM符号生成模块440，还包括：信噪比获取单元，用于在分别获取与发送信号的类型匹配的目标信号，并进行编码；所述目标信号包括数据信号和/或导频信号之前，获取所述高速工业控制总线的信噪比；根据信噪比和编码方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的编码方式；和/或根据信噪比和调制方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的调制方式；所述调制方式类型包括：QAM或者BPSK；所述调制参数包括：QAM所使用的调制阶数。
进一步的，所述信噪比获取单元，包括：纠错编码单元，用于如果所述信噪比小于等于预设阈值，确定与所述信噪比匹配的编码方式为纠错编码方式；所述纠错编码方式类型包括：RS码、卷积码和Turbo码中的至少一项；所述编码参数包括：RS码的编码位数和卷积码的卷积率。
进一步的，各所述OFDM符号资源中定义的多个子载波分为上半子带和下半子带，所述上半子带关联的各子载波的频率均高于所述下半子带关联的各子载波的频率；所述信号帧资源分配信息包括至少一个时域分组；每个所述时域分组包括至少一个OFDM符号资源中的至少一个半子带资源；所述半子带资源包括上半子带或下半子带；一个所述半子带资源对应一个设备；同一设备对应的OFDM符号资源中的半子带资源在不同时域分组中的相对时域位置相同；其中，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为数据信号，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为导频信号，或各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型包括数据信号和导频信号。
上述工业总线通信装置可执行本发明实施例一所提供的工业总线通信方法，具备执行的工业总线通信方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
图5为本发明实施例五提供的一种计算机设备的结构示意图。图5示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机设备12的框图。图5显示的计算机设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，计算机设备12以通用计算设备的形式表现。计算机设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。计算机设备12可以是挂接在高速工业控制总线上的设备。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(Industry StandardArchitecture，ISA)总线，微通道体系结构(Micro Channel Architecture，MCA)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)局域总线以及外围组件互连(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线。
计算机设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图5未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图5中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)，数字视盘(Digital Video Disc-Read Only Memory，DVD-ROM)或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。系统存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如系统存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
计算机设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机设备12交互的设备通信，和/或与使得该计算机设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input/Output，I/O)接口22进行。并且，计算机设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图5中未示出，可以结合计算机设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、(Redundant Arrays of Inexpensive Disks，RAID)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明任意实施例所提供的一种工业总线通信方法。
实施例六
本发明实施例六提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的工业总线通信方法：
也即，该程序被处理器执行时实现：获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同；获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号；根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源；根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号；在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、RAM、只读存储器(Read OnlyMemory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、无线电频率(RadioFrequency，RF)等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括LAN或WAN——连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种工业总线通信方法，其特征在于，应用于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同；所述通信距离是指传输数据从向所述高速工业控制总线发送数据的设备到接收到该数据的设备经过的距离；
获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号；
根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源；
根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号；
在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号；
所述信号帧中包括多个时域分组，每个时域分组包括的所述OFDM符号资源的数量相同，各所述时域分组包括多个OFDM符号资源。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述通信模式信息对应的采样率相同，各所述通信模式信息对应的信号帧资源分配信息包括128个OFDM符号资源，各所述通信模式信息对应的信号帧的周期大于等于500us且小于等于4ms。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号帧的帧头包括两个连续同步OFDM符号资源，所述同步OFDM符号资源用于承载导频信号，所述两个同步OFDM符号资源对应的待加载的导频信号相同，所述导频信号用于实现时间同步。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号，包括：
分别获取与发送信号的类型匹配的目标信号，并进行编码；所述目标信号包括数据信号或导频信号；
基于编码后的各所述目标信号，分别对匹配的子载波进行调制；
在所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波均调制完成时，形成待发送的OFDM符号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在分别获取与发送信号的类型匹配的目标信号，并进行编码；所述目标信号包括数据信号和/或导频信号之前，还包括：
获取所述高速工业控制总线的信噪比；
根据信噪比和编码方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的编码方式；和/或
根据信噪比和调制方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的调制方式；
所述调制方式类型包括：QAM或者BPSK；所述调制参数包括：QAM所使用的调制阶数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据信噪比和编码方式的映射关系，获取与所述信噪比匹配的编码方式，包括：
如果所述信噪比小于等于预设阈值，确定与所述信噪比匹配的编码方式为纠错编码方式；所述纠错编码方式类型包括：RS码、卷积码和Turbo码中的至少一项；所述编码参数包括：RS码的编码位数和卷积码的卷积率。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，各所述OFDM符号资源中定义的多个子载波分为上半子带和下半子带，所述上半子带关联的各子载波的频率均高于所述下半子带关联的各子载波的频率；所述信号帧资源分配信息包括至少一个时域分组；每个所述时域分组包括至少一个OFDM符号资源中的至少一个半子带资源；所述半子带资源包括上半子带或下半子带；一个所述半子带资源对应一个设备；同一设备对应的OFDM符号资源中的半子带资源在不同时域分组中的相对时域位置相同；
其中，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为数据信号，各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型均为导频信号，或各所述半子带资源关联的各子载波的发送信号的类型包括数据信号和导频信号。
8.一种工业总线通信装置，其特征在于，配置于挂接于高速工业控制总线上的设备中，包括：
通信模式信息获取模块，用于获取通信模式信息，其中，所述通信模式信息根据所述高速工业控制总线中的通信距离，以及预先配置的通信距离与通信模式信息之间的对应关系确定，各所述通信模式信息对应的信号帧中的OFDM符号的长度不同；所述通信距离是指传输数据从向所述高速工业控制总线发送数据的设备到接收到该数据的设备经过的距离；
信号帧资源分配信息获取模块，用于获取与所述通信模式信息匹配的信号帧资源分配信息，所述信号帧资源分配信息包括：至少一个OFDM符号资源；其中，所述OFDM符号资源用于指定设备在设定时间段内下能够使用的多个子载波，以及每个所述子载波发送信号的类型为数据信号或者导频信号；
目标OFDM符号资源确定模块，用于根据所述信号帧资源分配信息以及当前系统时间，在所述信号帧资源分配信息中确定与本机设备匹配的一个待使用的目标OFDM符号资源；
待发送的OFDM符号生成模块，用于根据所述目标OFDM符号资源中定义的多个子载波，每个所述子载波发送信号的类型，以及待发送的数据信号，生成待发送的OFDM符号；
OFDM符号发送模块，用于在所述信号帧中的与所述目标OFDM符号资源匹配的时间段内，向所述高速工业控制总线发送所述OFDM符号；
所述信号帧中包括多个时域分组，每个时域分组包括的所述OFDM符号资源的数量相同，各所述时域分组包括多个OFDM符号资源。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一所述的工业总线通信方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的工业总线通信方法。
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