基于总线架构的民机驾驶舱控制面板通讯架构研究
机载CAN总线节点的模块化设计与实现
机载CAN总线节点的模块化设计与实现摘要：针对目前通用化、模块化的要求，本文针对某型号机载设备的实际应用，给出了CAN总线系统的总体设计和应用层的通讯协议，并针对目前已有的各种模块的特性，在此基础上，针对现有的一些成熟技术，提出了CAN总线的两种软件和硬件设计方法。
通过长时间的使用，该方案具有可靠性高、维护方便等特点，满足了系统的设计需求。
关键词：机载CAN；总线节点；模块化设计实现引言随着电子技术的不断发展，整个系统的设计逐渐趋向于模块化和通用化。
在数十个模块中，模块的控制和数据传输也是一个新的问题。
传统的DI/O控制方式必然会增加设备的容量，由于线路的布线复杂、调试不方便、可靠性较差，所以普遍采用了总线的方式，虽然并行总线的速度很快，但是它并不适合在模块配置比较分散的情况下使用，而UART串口等串行总线作为一种数据传送标准，在较复杂的设备中很难实现其功能运行[1]。
CAN（ControllerAreaNetworic）控制器，其组态灵活、帧结构简单、传输速度快、可靠性高，在汽车、机械、机器人、数控、医疗器械等领域都有着广泛的应用，因此，在机载系统模块间数据通信釆用CAN总线的方案，可以根据不同类型模块的特点，在原有技术基础上，通过精心设计和器件选型，以最小的改动，将所有模块顺利接入CAN总线网络，达到系统的通用性和模块化要求。
1、CAN总线系统总体设计本系统采用了一种不对称的主从式网络，采用了带有CAN接口的主机，以作为CAN总线网络的主要节点，其他模块为从节点，具有20多个节点。
从节点的功能类型分为两种，第一种是以微波为中心的模块，它的功能主要包括接收、变频、本振源等，这些模块都是由开关、数控衰减器、故障检测模块组成的。
第二类是以信号处理为主要功能的模块，主要用于数据处理，例如干扰源等，其中TI6000系列DSP芯片为核心，但是没有CAN接口，因此系统选用了一个单独的CAN控制器作为CAN接口，并通过CAN总线连接，该系统CAN网络的通讯协议是基于CAN2.0A框架的，它具有500Kb/s的数据速率，最大支持1Mb/s的速率，并具有广播和点对点的传输数据，最大的数据包长度是4GBO,CAN2.0A标准帧包括11位标识符，1位RTR，4位数据长度以及数据区（包括数据索引和数据）。
基于数字总线技术的民用飞机客舱系统通信网络
基于数字总线技术的民用飞机客舱系统通信网络朱青【摘要】随着电子技术的飞速发展，民用飞机客舱系统对电子技术应用需求范围不断扩展，传统通信网络也因面临着大数据量、高传输速率等技术要求的挑战。
本文对客舱系统的通信网络设计需求进行了解读，并通过分析不同数字总线技术，提出了设计满足技术发展要求的民用飞机客舱系统通信网络的新思路。
【关键词】民用飞机；客舱系统；通信网络；总线0 引言随着民用飞机客舱系统功能的日趋复杂，客舱电子设备数量的大幅度提升，传统的通信网络架构的弊端逐渐显现，可扩展能力差，线缆多，设备尺寸重量偏大等问题困扰着主机制造商。
此类通信网络所能提供的传输速率和可传输的数据量更是严重限制了客舱电子设备的增加和运用。
因此，传输速率更高、交互能力更强、开放性更好的网络架构成为了新一代客舱系统的设计核心。
数字总线技术的发展和运用为客舱系统通信网络架构带来了更多的可能。
本文综合数据传输速率要求、传输数据类型、数据传输有效性和完整性等因素，研究了几种主流数字总线技术在客舱系统中的运用。
1 民用飞机客舱系统民用飞机客舱系统通常由旅客广播及内话、客舱管理、机载娱乐和外部通信几个部分组成的，其中机载娱乐和外部通信在现役机型中通常作为选装系统。
客舱系统通信网络架构不仅需要实现各种数据格式信息的高速传输，还需要满足各类网络拓扑下的网络配置和管理要求。
2 数字总线技术在客舱系统网络架构中的运用民用飞机客舱系统的通信网络架构根据不同数字总线技术的运用，可以分为以下两种类型：1）基于RS232，RS485，ARINC429、CAN等数字总线的通信网络2）基于以太网的客舱通信网络在数字网络架构选型中，应考虑数据传输速率要求、传输数据类型、数据传输有效性和等因素。
交互能力越强、开放性越好的网络架构，对客舱系统的功能扩展越有利，主要表现为可选功能的增加和部分功能实现时的多样性。
2.1 基于RS232，RS485，ARINC429等数字总线的通信网络在客舱系统设备之间可采用RS232，RS485或ARINC429等数字总线形成点对点的网络拓扑形式。
一种ARINC825总线通信接口可靠性设计方法研究
计算 机 测 量 与 控 制 ．２０１８．２６（９） 犆狅犿狆狌狋犲狉 犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋 牔 犆狅狀狋狉狅犾
设计与应用
文章编号：１６７１ ４５９８（２０１８）０９ ０２１０ ０５ ＤＯＩ：１０．１６５２６／ｊ．ｃｎｋｉ．１１－４７６２／ｔｐ．２０１８．０９．０４５ 中图分类号：Ｖ２４１ 文献标识码：Ａ
本文 以 驾 驶 舱 控 制 面 板 为 例，分 析 了 ＡＲＩＮＣ８２５ 总 线 的主要特点，结合驾驶舱控制面板通信要求，使用 双 电 源 供 电机 制，设 计 了 一 套 具 有 较 高 可 靠 性 的 双 链 路 冗 余 的 ＡＲＩＮＣ８２５通 信 接 口 设 备。 并 通 过 “时 间 触 发 总 线 调 度 ”
技术对通信接口可靠性进行分析。
１ 系 统 分 析
１１ 驾 驶 舱 控 制 面 板 通 信 分 析 现代飞机驾驶舱控制面板承担着飞行员与飞机系统间的
交互功能。控制面板的控制装置种类繁多，既包括传统的开 关、电位器、键盘和光标定位器等，又包括现代的触摸液晶 屏和语音控 制设 备等。它 们控 制 ＥＦＩＳ、ＰＦＤ、ＮＤ 等 显 示 系 统的切换、信息输 入 和 其 他 的 交 互 操 作［４］。ＡＲＩＮＣ８２５ 总 线 具有可靠性高、抗干扰能力强、实时响应好、体积小、重量 轻、通讯速率高及易扩展的优点［５］，能够满 足 驾 驶 舱 内 控 制 面板的通信要求。控制面板产生的交互数据经通信接口设备 转换 为 ＡＲＩＮＣ８２５ 数 据，发 送 到 通 信 总 线 上； 同 时 要 将 从 ＡＲＩＮＣ８２５总线上传输 过来 的 数据 解码 发 给控 制面 板。驾 驶 舱控制面板通信接口功能架构如图１所示。 １２ 犃犚犐犖犆８２５ 协 议 分 析
关 键 词 ：ＡＲＩＮＣ８２５总 线 ；时 间 触 发 总 线 调 度 ；双 冗 余 通 信 接 口
民机显示系统架构与控制逻辑的设计研究
2019年 第 1 期
朱兖植民机显示系统架构与控制逻辑的设计研究
1 显示系统架构与控制逻辑的演变
驾驶舱显示系统控制逻辑的变革往往跟随航空 电子系统架构技术的升级换代。模块化航空电子系 统 主 要 由 三 种 发 展 形 式 ，在 不 同 的 模 块 化 航 空 电 子 系 统 架 构 体 系 下 ，产 生 不 同 形 式 的 显 示 控 制 逻 辑 [3]。
design, and the current mainstream civil aircraft display system control logic deeply. From display unit, control de
vice as well as the architecture of display system and so on, we analyzed and compared the characteristics and pros
34
综 合 化 、智 能 化 、多 种 交 互 控 制 模 式 结 合 的 方 向 发展。
驾驶舱显示系统的控制逻辑主要指显示系统 对显示单元、辅 助 控 制 装 置 、视景系统等外场可更 换单元能够正常工作的综合调度、数 据 处 理 控 制 ， 以 及 对 显 示 画 面 的 切 换 控 制 、内 外 交 联 系 统 的 参 数设置等相关的一系列控制操作的集合。显示系 统的控制逻辑关系到飞行员能否对当前复杂而 多样的飞行环境作出及时判断并给出有效飞行 控 制 操 作 ，这 将 起 到 十 分 重 要 的 作 用 ，良好的显 示控制逻辑能够大幅提升飞行员获取态势感知 的能力。
◎引言
伴 随 着 民 用 航 空 电 子 新 技 术 的 迅 猛 发 展 ，加 之 FAA (Federal Aviation Administration,美 国 联 邦 航空 局 ）、欧 盟 相 继 发 布 NEXTGEN和 SESAR等下 一 代 航 空 运 营 体 系 的 规 划 [1]，在强烈 的 需 求 牵 引 下 ，民机显示系统面向更大的显示单元、更开放的 系 统 架 构 以 及 高 安 全 性 设 计 等 方 面 发 展 [2]，给机 载设 备 制 造 商 、航 空 公 司 以 及 飞 行 员 带 来 前 所 未 有 的 全 新 体 验 。在 此 背 景 下 ，民 用 飞 机 显 示 系 统 的控制逻辑也跟随系统架构的更新而不断发生变 革,显示系 统 控 制 逻 辑 逐 步 从 单 一 点 对 点 控 制 ，往
基于DSP和CAN总线的航空发动机智能位置控制器
０ 引 言
行机构 、 喷口面积控 制执行机构 以及加 力燃油量 控制执行 机构等 。其 中， 角度调节是通过 电磁活 门控制作动筒伸 Ｏ ｔ 出量大小 ， 从而控制 ， 角度 ； 角度调节 和喷 口面积调节 。 也 是通 过液压机械装置控 制作 动筒 伸出量大小实现 的。由
２３ Ｌ Ｄ ． Ｖ Ｔ与线 位 移信 号测 量 电路 线位移信号调理 电路 主要处 理 Ｌ Ｄ Ｖ Ｔ的激励信 号和位
图 １ 智能执行机构结构原理图
Ｆ ｇ １ Ｓｔｕｃ ｕ ｅ ｐｒｎ ｉ ｌ ａ ｒ ｍ ｆｉ ｔ ｌ ｇ ｎ ｃ ｕ ｔ ｒ ｉ ｒ ｔ ｒ ｉ ｃ ｐ ｅ ｄｉ ｇ ａ ｏ ｎ ｅｌ ｅ ｔａ ｔ ａ ｏ ｉ
３ Ｓ ｈ ｏ ｆＥｎ ｉｅ ｒｎ Ａｉ ｏ ｃ ｇｎ ｅｉ ｇＵｎｖ ｒｉｙ Ｘｉ ａ １ ０ ８， ｉａ） ． ｃ ｏ ｌｏ ｇｎ ｅｉ ｇ， ｒＦ ｒ ｅＥｎ ｉ ｅｒｎ ｉｅ ｓｔ ， ’ ｎ ７ ０ ３ Ｃｈｎ
Ａ ｓｒｃ：Ａ ｈ ａｎ ｃｍ ｏｅｔ ｏ ｅｏｅｇｎ ｉｒ ｕｅ ｏｔ ｌｓｓ ｍ （ Ｄ Ｓ ， ｅｉｎ ｓｈｍ ｆ ｂｔａ ｔ ｓｔｅ ｍ ｉ ｏ ｐｎ ｎｓ ｆａｒ—ｎｉｅ ｄｓｉ ｔｄ ｃｎｒ ｙｔ ｔｂ ｏ ｅ Ａ Ｃ ） ａ ｄｓ ｃｅ ｅ ｏ ｇ
收稿 日期 ：０ １０ － ２ ２ １ － ７０
航空发动机分布式控制系统 中智能执行 机构 的结构原 理如图 １ 示。中央处理 器 的指令通 过 Ｃ Ｎ总线 发送到 所 Ａ 智能执行机构的数 字信 号处理 器 （ Ｓ ） Ｄ Ｐ输 出数字控 ＤＰ ，Ｓ 制信号 ， 经驱动电路 处理后送 往执行机 构 ， 执行机构的控制
２ １ 智 能位 置控 制 器 结构 原理 ． 智能位置 控制器 的执行机构 是作动筒 ， 其结 构原理如
通信网络-基于CAN LIN总线的车身网络控制系统
基于CAN/LIN总线的车身网络控制系统叶强生1陈书明2(1．吉林工商学院2．吉林大学)[摘要]对CAN(Controller Area Network)/LIN(Local Interconnect Network)总线做了详细介绍，设计了汽车CAN节点、LIN节点硬件电路，完成了CAN/LIN网关的硬件设计，LIN设计目标作为CAN的下层网络，同CAN相结合构成汽车分层通信网络结构。
对车身网络控制节点软件进行了设计，该车身网络控制系统在网络通信中充分实现了数据共享。
主题词：CAN总线LIN总线汽车中图分类号：TP393.1 文献标识码：AResearch and Application of CAN Bus in AutomobileNetwork SystemYe Qiangsheng, Chen Shuming(1 Jilin Industry and Commerce Institute, 2 Jilin University)[Abstract]The CAN(Controller Area Network) bus and LIN(Local Interconnect Network) bus are introduced in detail. The hardware circuits of CAN/LIN bus are designed, and hardware design of CAN/LIN gateway is finished. The aim of LIN is to be the low network of CAN, and bed communication network frame of automobile is formed with CAN and LIN bus. The software of body network control node is designed. Data share is fully realized in network communication of body net work control system.Key words: CAN-Bus,LIN-Bus,Automobile1 前言随着汽车电子技术及网络技术的不断发展，人们对汽车安全性、可靠性的要求也越来越高，为了解决由汽车电子元器件的增加而带来的通信问题，这就要求采用一种高速、多路、共享的汽车通信网络。
总线技术在民用飞机上的应用研究
总线技术在民用飞机上的应用研究摘要随着飞行器电子系统综合程度的不断提高，系统功能和设备数量的不断增强和扩大，各组织先后提出一系列的数据总线规范。
总线技术的发展已经成为民用飞机最为关键的技术之一。
本文首先介绍几种典型的机载数据总线，然后综述了总线技术在机载设备数据通讯和数采测试系统中的应用，最后展望下一代民机总线技术的发展趋势。
关键词民用飞机；机载总线；数采系统0 引言从波音737到空客380和波音787，民用飞机电子系统的综合程度已经逐步达到一个前所未有的水平。
而数据总线已成为实现机载电子设备信息综合、功能综合的关键所在。
数据总线作为航空电子综合系统不可分割的组成部分，已渗透溶合于整个系统之中。
数据总线性能的好坏直接影响到整个综合程度的高低和系统综合能力的优劣[1]。
民用飞机总线技术的目的是实现各子系统的模块设备之间的交联，使其达到信息和资源的共享，信号和数据的交换。
其主要特点是：满足飞机各系统之间数据通道的高带宽、高实时性、高可靠性的要求。
1 总线介绍1.1 CSDB总线CSDB总线是由罗克韦尔柯林斯制定的航空电子设备间互连的单向广播式异步串行总线标准，被广泛应用于客机、运输机等设备之间的互联通信。
CSDB可以构成单信源、多接收器的传输系统，总线数据采用全双工差分方式传输，信号的数据格式为异步串行通信格式。
CSDB总线传输波特率为12.5Kb/s。
1.2 ARINC429总线ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会于1977年7月提出的。
协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。
ARINC429广泛应用在先进的民用飞机中，如B-737、B757、B-767。
ARINC429总线结构简单、性能稳定，抗干扰性强。
最大的优势在于可靠性高，这是由于非集中控制、传输可靠、错误隔离性好。
ARINC429特点是：1）单向传输，在两个通信设备间需要双向传输时，则每个方向上各用一个独立的传输总线，信息分发的任务和风险不再集中；2）驱动能力：每条总线上可以连接不超过20个的接收器。
基于CAN总线的分布式飞机客舱模拟器控制系统
基于CAN总线的分布式飞机客舱模拟器控制系统郭洁;张一飞;李春芳;黄建民【摘要】该文主要介绍了基于CAN总线的某型号国产民航客机客舱模拟器控制系统的设计,描述了客舱模拟器控制系统的功能和总体架构,并详细阐述了乘客服务管理CAN节点的软硬件设计.设计克服了传统机舱模拟器设备复杂、系统臃肿、可靠性差的缺点,现已成功应用于某型号国产民航客机客舱模拟器系统.实践表明,该设计结构简单、可靠性高、可扩展性强,具有较高的实际应用价值.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2014(029)012【总页数】4页(P26-29)【关键词】飞机客舱模拟器;客舱服务功能;CAN总线【作者】郭洁;张一飞;李春芳;黄建民【作者单位】中航工业上海航空测控技术研究所,上海201601;中航工业上海航空测控技术研究所,上海201601;中航工业上海航空测控技术研究所,上海201601;中航工业上海航空测控技术研究所,上海201601【正文语种】中文【中图分类】TP212.9飞机客舱模拟器是飞机客舱服务训练模拟器的简称，是对某一特定型号航空器客舱环境的真实再现，具备客舱设备学习、乘务员控制操作训练、客舱服务模拟训练、旅客呼叫处置训练、客舱广播内话操作训练、应急处置训练等多种功能，广泛用于航空专业院校和航空公司，对培养航空服务专业学员和空乘人员起到了重要作用。
飞机客舱模拟器控制系统主要由客舱照明控制子系统、客舱温度控制子系统、客舱广播内话控制子系统、乘客服务管理子系统和网络通信子系统组成。
本文设计的某型飞机客舱服务模拟器分布式控制系统采用CAN总线控制代替传统的集散式控制，使各个独立的控制节点连接成分布式控制网络，解决了传统客舱模拟器控制设备复杂，布线繁琐，可靠性、维修性差的缺点。
实践表明，基于CAN总线系统设计结构简单、操作简便、可靠性高、扩展性好，真正实现了分散控制，集中监控的控制模式。
1 系统设计本文设计的客舱模拟器控制系统主要包括客舱照明控制子系统、客舱温度控制子系统、客舱广播内话控制子系统、乘客服务管理子系统。
国产大飞机客舱内部通讯数据系统的设计与实现
广播、旅 客呼叫、客舱和 驾驶舱 内话 、服务 内
通 过 模 拟 客 舱 通 信 系统 网络 环 境 ，以 ５台
键 词】民用航 空 客舱 内部 通讯数据 系统 话 、 预录 通 告 和 音 乐 、旅 客 灯 光 符 号 等 功 能 。 ＰＳＣＵ为 例进 行 说明 ，在 位置 分机 系统 ＩＰ的
５ 结 语
通 过 对 电 能 采 集 系 统 运 行 过 程 中 经 常 出 现 的故 障 进 行 分 析 ，得 出 主要 有 六 种 常 见 故 障 ， 对应这 几种 比较常见 的故障 ，本文给 出了相应 的故 障 处理 方 法 ，对 于 电能 采 集 终 端 系 统 的运 行具 有 重 要 意 义 。
据总线对客舱系统提供控制 、监控和数据 储在其记忆里的预设程序来完成各种功能 。
机 系 统 ， 并进 行 如下 配 置 ：
， 能在不改变硬件设备 的情况下 ，只通过 ２．２．２前 乘 务 员 面 板 （ＦＡＰ）
（１）每套 系统配置双 网卡，通 过双绞线
！软件 （如输入或装载新 的客舱参数等 ）就
ＤＥＵ Ａ 是 导 向 器 与 各 旅 客 专 用 设 备 的 接
２．１ ＣＩＤＳ功 能 简介
口。ＤＥＵＢ是导向器与各客舱乘务 员专用设 备 的接 口 。
ＣＩＤＳ 由早 期 仅 实 现 简 单 的 内 话 功 能 ，发 ３ 基 于 菊 花 链 技 术 的 网络 架构 设 计 展 到 目前 的综 合 系 统 ，其 主 要 功 能 为 实 现 旅 客
参考文献
… 高 自全 ．用 电信息 系统采 集终 端采集故障 分析 田 ［Ｊ］．通 讯 世 界 ，２Ｏ１ ４（０１）．
［２］张 磊 ，王 晓峰 ．电 能信 息 采 集 系统运 行 及 维 护 技 术 ［Ｍ】．北 京 ：中 国 电 力 出版 社 ． NhomakorabeaＯ１０．
基于CAN_LIN总线的汽车网络控制系统概要
设计与研究基于CAN /L IN 总线的汽车网络控制系统孔凡天,陈幼平,谢经明,张冈,周祖德(华中科技大学,湖北武汉430074Vehicle Networked Cont rol System Based on CAN and L IN BusK ONG F antian ,CHEN You ping ,XIE Jing ming ,ZHANG G ang ,ZH OU Zu de(Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China 摘要:设计了一种基于低成本CAN/L IN 混合总线的汽车网络控制系统,完成了相关CAN 节点、L IN 节点与CAN/L IN 网关的软硬件设计,实现了车内网络数据的充分共享.将该系统应用于汽车控制中,可明显减少汽车上的线束,更好地控制和协调汽车的各个子系统.关键词:CAN 总线;L IN 总线;节点中图分类号:TP336文献标识码:A文章编号:10012257(200610000304收稿日期:20060316基金项目:国家自然科学基金资助项目(60204004;武汉市科技局重点科技攻关资助项目(武科计[2004]140号Abstract :A kind of electronic cont rol system based on low co st CAN/L IN mixed net for car body was designed.The design and implementation of CAN node ,L IN node and t he CANL IN gate 2way was finished ,which made it po ssible to f ully share t he data invehicle.Application of t he system can obviously reduce t he amount of wire bundles ,and let it easier to cont rol and coordinate each sub 2system in t he vehicle.K ey w ords :CAN bus ;L IN bus ;node0引言汽车通讯网络能够灵活方便地集成各子系统,同时减少车内线束和车的重量,避免了由电控单元带来的成本增加,并且提高了系统的可靠性.目前,国外许多整车制造厂和汽车电器制造厂家在整车管理系统中采用了网络技术,如CAN ,L IN 和SA EJ 1850等,实现了整个车身的网络化控制.而目前我国的整车制造厂和汽车电子电器厂几乎没有涉及到汽车电器网络化设计的领域[1].但随着我国汽车工业和电子工业的发展,进行汽车电器的网络化研究与开发已经成为十分重要的课题.1整车控制系统总体结构设计汽车上各种电器对网络信息传输延迟的敏感性差别很大,发动机控制器、自动变速器控制器、ABS 控制器和安全气囊控制器等之间的协调关系所要求的实时性很强,而前后车灯的开关、车门开闭和座位调节等简单事件对信息传输延迟的要求较宽松(传输延迟允许10~100ms ,若将这些功能简单的节点都挂在高速总线上,势必会提高对节点的技术要求和成本,故有必要进行多路总线设计.考虑到与国际标准的一致性,这里采用CAN 高速网和L IN 低速网来组建如图1所示的整车网络控制系统.图1汽车网络控制系统总体结构汽车驱动系统中采用高速CAN ,信息传输速度达500kbit/s ~1Mbit/s ,其主要连接对象是:发动机、自动变速器、ABS/ASR 、安全气囊、主动悬架、巡航系统、电动转向系统及组合仪表信号的采集系统等.驱动系统CAN 的控制对象都是与汽车行驶控制直接相关的系统,对信号的传输要求有很强的实时性,它们之间存在着较多的信息交流,而且很多都是连续的和高速的.车身系统中采用低速L IN 总线,信息传输速率为20kbit/s ,主要连接对象是:前后车灯控制开关、电动座椅控制开关、中央门锁与防盗控制开关、电动后视镜控制开关、电动车窗升降开关、气候控制开关、故障诊断系统、组合开关、驾驶员操纵信号采集系统和仪表显示器等.车身系统L IN 总线的控制对象主要是低速电机、电磁阀和开关器件,它们对信息传输的实时性要求不高,但数量较多,将这些电控单元与汽车驱动系统分开,有利于保证驱动系统的实时性,同时还能降低硬件成本.CAN 总线和L IN 总线之间相互独立,通过网关服务器进行数据交换和资源共享.网关服务器同时也是整车管理系统的控制核心,可完成对各种信息的分析处理,并发出指令,协调汽车各控制单元及电器设备的工作.2网络节点硬件设计车内网络控制系统的硬件设计主要包括CAN 节点、L IN 节点和CAN/L IN 网关的接口电路设计.2.1CAN 节点外围电路设计CAN 节点的微控制器选用C8051F040,由于C8051F040内部集成了CAN 总线控制器,电路上显得非常简洁.但C8051F040内部的CAN 控制器只是协议控制器,不能提供物理层驱动,故在使用时还需外加CAN 总线收发器并加上适当的隔离[2].一个基于C8051F040的CAN 总线节点的硬件接口原理如图2所示,对于主节点和从节点,CAN图2CAN 总线节点硬件结构总线硬件接口是相同的.图2中C8051F040的6,7脚分别为CAN RX 和CAN TX 引脚,CAN 的输出输入必须加总线收发器才能与CAN 物理总线相连.系统采用了TJ A1050高速CAN 收发器来替代传统的PCA82C250收发器,TJ A1050芯片具有电磁辐射低、防短路和不上电时对总线无影响等优点,它的8脚S 可选择高速或静音2种模式,并可由C8051F040的P4.0控制.为了增加CAN 节点的抗干扰能力,将CAN 引脚通过高速光耦6N137与总线收发器相连,从而实现各节点间的电气隔离.电源的隔离可采用小功率电源隔离模块,也可用带多个5V 隔离输出的开关电源模块.这样提高了节点的稳定性和可靠性,但增加了节点的硬件复杂性.2.2L IN 节点外围电路设计如图3所示,L IN 节点的硬件接口电路主要包括微控制器C8051F040,L IN 收发器TJ A1020和电源调整电路,需要注意的是主节点电路和从节点电路有所区别,主节点电路中需要再连接一个1k Ω的上拉电阻和一个二极管(如图3中虚线框内所示.图3L IN 总线节点原理在L IN 总线中,TJ A1020收发器是一个物理媒体连接,适合用于最高20kbit/s 的L IN 传输速率,网络中的节点数可多达16个[3-4].它的引脚TXD 和NSL P 减小了输入阀值,输出引脚RXD 和TXD 为漏极开路.因此可以和使用3.3V 或5V 电源的微控制器兼容,而且收发器本身不需要额外的V CC 电源.为使引脚RXD 和TXD 达到高电平,当微控制器的端口引脚没有集成上拉电阻时,要加外部上拉电阻.微控制器由TX0向TJ A1020的TXD 引脚发送数据,TJ A1020的RXD 引脚向控制器的RX0发送数据.L IN 收发器的睡眠控制输入NSL P 可以通过微控制器的端口引脚来控制.TJ A1020还有一个内部从机端电阻.因此,从机应用不需要外部的L IN 总线端电阻.2.3CAN/L IN 网关设计为了实现CAN ,L IN 网络之间的通讯,需要设计一个可以完成CAN 与L IN 协议转换的CAN/L IN 网关.网关既是CAN 节点又是L IN 节点,其硬件结构由CAN节点接口电路和L IN节点接口控制电路组成,如图4所示.该网关允许将CAN数据帧透明传输到L IN网络,也允许L IN数据帧透明传输到CAN网络.网关在这里作为L IN主设备工作.同时网关在接收到L IN数据帧后,L IN标志符将被转换为CAN标志符,然后作为CAN数据在CAN网络中传送;网关接收到CAN数据帧后,CAN标志符将被转换为L IN标志符,然后作为L IN数据在L IN网络中传送.图4CAN总线/L IN总线通讯网关3网络节点软件实现3.1CAN节点通信软件实现CAN节点通信程序主要包括对C8051F040内置CAN控制器初始化、CAN发送数据和CAN中断服务(包含CAN接收数据等子程序.初始化程序主要完成对所有报文对象的初始化操作(一般将所有值置0,对CAN 控制寄存器(CANOCN、位定时寄存器(BITREG进行设置,还要对发送报文对象和接收报文对象分别进行初始化.其中,位定时寄存器的设置较为复杂,这里使用外部晶振为8M Hz,CAN通信速率为500kbit/s,得到BITREG的初始值为0x230l.主程序中完成对象初始化、发送和接收初始化,最后才启动CAN处理机制(对BITREG和CANOCN初始化,下面为CAN初始化程序.void CAN_init(void{SFRPA GE=CAN0PA GE;/3指向CAN0页面3/CANOCN|=0x41;/3将CCE和Init置“1"开始初始化3/CANOADR=B ITREG;/3指向位定时寄存器进行配置3/CANODA T=0x2301;/3设置位传输速率为500kbit/s3/CANOCN|=0x06;/3允许全局中断,IE 和SIE置位3/CAN0CN&=ˉ0x41;/3清除CCE和IN IT位,启动CAN状态机制3/}CAN发送数据子程序中,只有当发送缓冲器为空时才发送数据,否则将运行其它任务直到发送缓冲器为空.CAN报文发送是由CAN控制器自动完成的,用户只需根据接收到的远程帧的识别符,将对应的数据转移到发送缓冲寄存器,然后将此报文对象的编码写入命令请求寄存器启动发送即可,而发送由硬件来完成.这里,我们使用定时更新发送报文对象中的数据,数据的发送由控制器自动完成,当其收到一个远程帧时,就将具有相同识别符的数据帧发送出去.其发送程序如下:void CAN_t ransmit(char MsgNum{SFRPA GE=CAN0_PA GE;/3指向CAN0页面3/CAN0ADR=IF1CMDMS K;/3向IF1命令屏蔽寄存器写入命令3/CAN0DA T=0X0083:CAN0ADR=IF1A RB2;/3指向IF1仲裁寄存器23/CAN0DA T H l=0x80;CAN0ADR=IF1DA TA1;/3指向数据场的第1个字节3/for(i=0;i<4;i++{CAN0DA T=can_temp[i];}/3将4字节数据写入发送缓冲器3/CAN0ADR=IF1CMDRQST;CAN0DA TL=MsgNum;/3将报文对象编号写入,则数据发送到对应的报文对象中3/ }CAN报文的接收与发送一样,是由CAN控制器自动完成的,接收程序只需从接收缓存器中读取接收的数据,再进行相应的处理即可.其基本方法与发送程序一致,只是接收程序采用中断方式.在此应用中,接收程序主要接收上位机对下位机的参数设置数据,只有当修改时才需要接收数据,所以采用中断方式处理比较合适.接收程序结构如下:void CAN_receive(void{SFRPA GE=CAN0_PA GE;/3指向CAN0页面3/CANOADR=IF2CMDMS K;/3向IF2命令屏蔽寄存器写命令3/ CANODA T =0x003F ;CANOADR =IF2CMDRQST ;/3将报文对象编号写入命令请求寄存器,对应地接收3/CANODA TL =MsgNum ;/3得到数据就从报文RAM 中移到数据缓冲器中3/CANOADR =IF2DA TA1;/3指向数据场的第1个字节3/for (i =0;i <4;i ++{/3读取4个字节数据3/CAN_RX[i ]=CANODA T ;}}3.2L IN 节点通讯软件实现L IN 总线使用单信息帧格式对节点进行同步和寻址,并在它们之间交换数据.如图5所示,主机定图5L IN 总线信息帧格式义传输的速率并发送信息帧头,该帧头由一个同步间隔开始,之后的同步区使L IN 从机和主机位速率取得同步.ID 区是帧头的最后一部分,它包含了关于发送器、接收器和数据区长度的信息.典型的L IN 总线应用系统中有一个主节点,若干个从节点.主节点上运行主机任务和从机任务,而从节点上只运行从机任务.在所有从节点同步之后,各从节点在主机任务的控制下进行数据交换[5].在初始化阶段,对L IN 收发器进行配置并将协议处理器变量赋初值.应用程序和L IN 驱动器之间的接口通过调回函数实现.在L IN 节点中需要执行3个基本的任务:主任务(L INServicRoutine 是反映节点专门的函数,其它2个任务通过让节点进入睡眠(L INSet To Sleep 和再次唤醒(L IN Wakeup 来控制功率的消耗.这些函数使用参数LinState ,LinEr 2ror ,LinData 和LinID 在程序间进行信息传递.L INServiceRoutine 是实现节点功能的主函数,只要协议事件一发生,该函数就被调用.函数L INSet 2ToSleep 是为了满足当汽车引擎没有运行而由电池供电时,必须让功耗达到最小这一要求而设计的.L INWakeup 函数可将L IN 节点从睡眠模式唤醒,这包括2种唤醒方式:本地事件唤醒或其它任何节点通过L IN 总线发送唤醒请求.如下面的代码所示,为调回函数L INService 2Routine 的软件实现过程.#include “TJ A1020.H"#include “L INCmp Sl.h"#include “Temp sense.h"void L INServiceRoutine ({if (Lin Error ==0{if (L IN FrameOk {if (LinID ==0{if (LinDataPt r[0]>0L ED1=0;else L ED1=1;}if (L IN ID ==3{if (L INDA P TR[0]>0L ED2=0;elseL ED2=1;}}else if (LinIDReceived {if (LinID ==10{LinDataPtr[0]=Temperat urBuffer ;TI =1;}}}ret urn ;}3.3CAN/L IN 网关软件实现由于CAN/L IN 网关既属于CAN 节点,又属于L IN 主节点,因此网关通讯程序除了上面作为独立节点的子程序外,还包括CAN 数据和L IN 数据相互转换的子程序,即转换它们的数据帧格式[6-7].当网关收到CAN 数据帧后,先根据其源地址和第1个数据字节,配置L IN 数据帧的第1个字节和第2个字节,并根据纯数据字节的长度配置ID ;然后将CAN 的纯数据字节相应地配置成L IN 的纯数据字节.这样,加上同步帧0x55和相应的校验码,CAN 数据帧就转换为L IN 数据帧了.而当网关收到L IN 数据帧后,根据第1个数据字节配置CAN 数据优先级;根据第1和第2个数据字节配置CAN 数据的SA 和DA ;根据纯数据字节个数定义CAN 数据DL C ,最后把纯数据字节配置为CAN 数据场字节.再加上CAN 数据帧的统一定义位,L IN 数据帧就转换为CAN 数据帧了.4结束语该整车网络控制系统是针对国产轿车、越野车以及轻型货车而设计的.重点设计了基于CAN/L IN 总线的整车管理系统的总体结构,完成了CAN 总线、L IN 总线及CAN/L IN 网关的接口电路与通讯程序的设计.将该系统应用于汽车控制,可明显减少汽车上的线束,更好地控制和协调汽车的各个系统,从而减少了对驾驶者本身素质的依赖性,使国产汽车能跟上国际技术潮流,在未来市场角逐中具有更强的竞争力.参考文献:[1]孔凡天,陈幼平,谢经明,艾武,周祖德.基于Win 2dows CE.N ET 的燃料电池电动汽车显示系统的研究与实现[J ].计算机工程与应用,2004,36(20:22-24,27.[2]邬宽明.CAN 总线原理和应用系统设计[M ].北京:北京航空航天大学出版社,1996.[3]Preliminary Application Note TJ A1020L IN Transceiv 2er[Z].Philips Semiconductors ,2002.[4]Philips Microcontrollers in L IN Applications[Z].Phil 2ips Semiconductors ,2002.[5]TJ A1020Data Sheet [Z ].Philips Semiconductors ,2002.[6]王彬,郑红平.CAN 总线在远程抄表系统中的应用[J ].仪表技术与传感器,2002,(4:38-40,44.[7]黄曲菜,唐厚君,孟祥群.基于CAN 总线/L IN 总线的车身控制系统[J ].工业控制计算机,2004,17,(10:5-7.作者简介:孔凡天(1977-,男,山东临沂沂水人,华中科技大学机械科学与工程学院博士研究生,研究方向为现场总线、电动汽车、多传感器技术及机器人技术.电动汽车用M H /Ni 电池剩余容量智能预测研究周红丽1,何莉萍1,钟志华1,丁舟波1,高学锋2,廖晓军1,吴振军1,陈宗璋1(1.湖南大学,湖南长沙410082;2.深圳市力可兴电池有限公司,广东深圳518040St udy of Intelligent Prediction of t he SOC of M H/Ni Battery for Elect ric VehicleZH OU H ong li 1,HE Li ping 1,ZH ONG Zhi hu a 1,DING Zhou bo 1,G AO X ue feng 2,L IAO Xiao jun 1,WU Zhenjun 1,CHEN Z ong zhang 1(1.Hunan University ,Changsha 410082,China ;2.Lexel Battery ShenzhenCo.Ltd ,Shenzhen 518040,China摘要:为有效地对电动车电池剩余容量进行预测,在分析了自适应模糊神经推理系统(AN FIS 的网络结构后,利用湖南大学自主研发的EV 3电动汽车充放电实验数据,建立了M H/Ni 电池的AN 2FIS 电压降模型,并进一步应用改进后的尺度化共轭梯度算法的BP 神经网络,得到开路电压与剩余容量的对应关系.实验和仿真结果表明,智能方法在预测电池剩余容量方面,能满足精度要求,模糊控制与神经网络的结合,可以建立一个精确而有效的SOC .收稿日期:20060406基金项目:“二一一"电动汽车研发项目(900215180关键词:电动汽车;剩余电量预测;电压;自适应模糊神经推理系统;BP 网络中图分类号:TP18文献标识码:A文章编号:10012257(200610000704Abstract :In order to predict t he SOC of batter 2ies for elect ric vehicles accurately ,a voltage descent model has been built up based on AN FIS analysis and t he charge/discharge experimental data of EV 3developed by Hunan U niversity.Then a BP neural network has also been proposed wit h t he“t rainscg "mat hematical met hod.The B P neural network indicates t he correlation between open cir 2cuit voltage and SOC.Test s and simulation result s show t hat t he intelligent met hods can accurately p redict t he SOC of M H/Ni batteries.The combina 2。
用于座舱控制面板系统的控制体系结构和接口方法[发明专利]
![用于座舱控制面板系统的控制体系结构和接口方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/cd3d99ee581b6bd97e19eaba.png)
专利名称：用于座舱控制面板系统的控制体系结构和接口方法专利类型：发明专利
发明人：J·J·常
申请号：CN201080020475.7
申请日：20100310
公开号：CN102422599A
公开日：
20120418
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种基于硬件的控制和通信体系结构，其在交通工具内传送多个信号。
通信体系结构具有发送部分，发送部分包含：信号接收部分，信号接收部分被配置为获得或接收第一多个信号；信号合并电路；信号驱动器，其能够发送来自信号合并电路的代表所述第一多个信号的合并信号；时钟信号发生器，其被配置为提供具有既定的或固定的周期的同步化定时信号。
信号合并电路可包含硬件逻辑，用于基于定时信号的既定的或固定的周期提供连续的数据发送窗口，合并电路可被配置为在连续的数据发送窗口内发送各个第一多个信号。
还公开了具有多个传输介质的双向和冗余系统构造。
这种新方法可用于减少飞行器或交通工具内的电缆的数量，由此减小重量和尺寸。
申请人：伊顿公司
地址：美国俄亥俄州
国籍：US
代理机构：北京市中咨律师事务所
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民机新一代驾驶舱显示技术
２ １ 平视 显示器 （ ． ＨＵＤ）
在形 象化 的信 息 中， 具 优 势 的是 三 维 （ 体 ） 最 立
格式。因此 ， 新一代驾驶舱的信息显示中， 必须认真
研 究最 佳 的三 维显 示格 式 。 为 了简化 表达 ， 必要 时 ， 在 只需要 用 二维 图形 即
要做好飞行阶段 间的信息流程， 确保信息的形
象 化连 接 ， 以保 证 飞行 机组 的思维 具 有可 连续 性 。 在 三维 与二 维格 式 中 ， 特别 注 重考 虑 ： 原有 要 在
信息 ， 实现平视飞行导引功能 ， 支持飞行员 目视手操
纵 完成起 飞 、 巡航 、 近 以及 着 陆精确 控 制 。 进 （ ） 有 图 视 频显 示 能 力 ， 够通 过 功 能 扩 ２具 能
，
ｑ Ｎｅ ｔ Ｇｅ ｅａｉｎ Ｃｏ ｋ ｆ ｈ ｘ ｎ ｒｔ ｃ ［ ｔ￣ ｓ ｌｙ Ｔｅ ｈ ｉｕ ｆ Ｃ ｖ ｌ ｒｒｆ ｅ ｏ ｉ ｐ ａ ｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｉｉ Ａｉ ａｔ ｃ
麓≯” Ｍａ ｅ ｎ ｅｅ ｒｈ Ｃ ｎｅ ｆ Ａ ＩＳ ａ ｈ ０ ２ ２ Ｃ ｉａ “ （ ｒ ｔ ｇＲ ｓａｃ ｅ ｔｒ ＤＲ ， ｈ ｎ ｍ ２ ０ ３ ， ｈ ） ｋ ｉ ｏＳ ￣ ｎ
０ 引 言
驾驶 舱显示 经历 了从简单仪表显示 到综合显
示 ， 初步 综 合 显 示 到 高 度 综 合 显 示 的 发 展 过 程 。 从 早 期 的飞机 上没 有 电 子设 备 ， 主要 依 靠 手 动 飞行 和 目视 导航或 简单 的仪 表导航 。随着无 线 电技术 的发 展， 出现 了早 期 的无线 电导航设 备 ， 飞行仪 表 系统通 过 一个 个分 立 的飞行 仪表 显示 飞机所 处 的位置 和飞
基于CAN总线的汽车电子控制单元设计与应用
基于CAN总线的汽车电子控制单元设计与应用随着汽车工业的发展，汽车电子系统在现代汽车中扮演着至关重要的角色。
其中，汽车电子控制单元（ECU）是整个汽车电子系统的核心部件之一。
本文将探讨基于CAN总线的汽车电子控制单元的设计与应用。
一、CAN总线简介控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）是一种现代化的汽车网络通信协议。
它是由Bosch公司于1983年提出，旨在实现汽车电子设备之间的可靠通信。
CAN总线具有高速、高可靠性和强大的扩展能力的特点，因此被广泛应用于汽车电子系统中。
二、汽车电子控制单元设计原理基于CAN总线的汽车电子控制单元设计中，主要包括硬件设计和软件设计两个部分。
1. 硬件设计硬件设计主要涉及到电路图设计、PCB布局和元器件选择等方面。
在电路图设计中，需要根据汽车的需求确定控制单元的功能和输入输出接口。
同时，还需要考虑电路的稳定性和抗干扰能力，以确保控制单元的正常运行。
在PCB布局时，应合理布置元器件和信号线路，以减少电磁干扰的影响。
2. 软件设计软件设计是基于CAN总线的汽车电子控制单元不可或缺的一部分。
在软件设计中，可以使用基于C语言或者其他高级编程语言的嵌入式开发平台进行开发。
通过编写适当的算法和程序代码，实现控制单元与其他汽车电子设备之间的通信，并根据车辆的状态进行相应的控制。
三、基于CAN总线的汽车电子控制单元应用案例基于CAN总线的汽车电子控制单元在现代汽车中有广泛的应用。
以下是一个应用案例。
在汽车发动机控制系统中，可以使用基于CAN总线的汽车电子控制单元来实现。
该控制单元可以接收来自传感器的输入信号，例如发动机转速、进气温度等，并将这些信号进行处理后发送给发动机控制模块。
通过CAN总线与其他控制单元进行通信，以实现对发动机的精确控制。
在以上案例中，基于CAN总线的汽车电子控制单元充分发挥了其高速和可靠性的特点，实现了与其他控制单元之间实时的通信和协同工作。
基于内部总线的控制系统体系结构
求 ， 要体 现 在 以下 几 个 方 面 ： ） 于 图像 处 理 和 主 １ 由
算 控 制 中继 天 线 和 数 传 天 线 ， 至 计 算 相 机 的 积 甚
分 时 间． 此 在 控 制 系 统 的设 计 中需 要 充 分 考 虑 因 与外 系 统 的接 口．
定位 精 度 要求 的提 高 ， 控 制 系 统 （ Ｏ Ｓ 内部 的 对 Ａ Ｃ） 时 钟精 度 要 求 更 高 ， 时要 求 控 制 分 系 统 能 够 提 同 供更 高 频 率 的星 敏感 器 和 陀螺 数 据 ． 因此 Ａ Ｃ Ｏ Ｓ需 要采 用 Ｇ Ｓ或 者 数管 提 供 的秒 脉 冲信 号 对 系统 内 Ｐ
空 间控 制 技 术 与 应 用
・
３ ・ ０
Ａｅ ｏ ｐ ｃ ｎｔｏ ｎ ｐ ｉ ａｉｎ ｒ ｓ ａ ｅ Ｃｏ ｒ ｌａ ｄ Ａｐ ｌｃ ｔｏ
第 ３ ８卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ４月
基 于 内部 总 线 的控 制 系统 体 系 结 构
姚 宁 ，朱 琦 ，曹 荣 向 ， 剑 敏 周
Ｉ ｅ ｎ ｌＢｕ － ｓ ｄ ＡＯ ＣＳ Ｃｏ ｆｇ ａ ｉ ｎ ｎｔ ｒ ａ ｓ Ｂａ ｅ ｎ ｕｒ ｔｏ ｉ
Ｙ Ｏ Ｎ ｎ ， ＨＵ Ｑ ，Ｃ Ｏ Ｒ ｎ ｘ ｎ ， ＨＯ ｉｎ ｉ Ａ ｉｇ Ｚ ｉ Ａ ｏｇｉ ｇ Ｚ Ｕ Ｊ ｍ ｎ ａ ａ
基于CAN总线的飞行模拟器座舱系统设计
基于CAN总线的飞行模拟器座舱系统设计作者：王述运谷树山田杰荣林亚军来源：《软件》2011年第02期摘要本文提出了一种基于CAN总线的飞行模拟器座舱系统的设计方案，分析了某型飞机飞行模拟器座舱系统的功能和总体结构，将模拟器座舱内的信号根据种类和分布位置，分成多个总线节点，并给出了节点的硬件和软件设计方法。
实践证明，基于CAN总线的飞行模拟器座舱系统具有可靠性高、实用性强、扩展灵活、开发周期短及性价比高等特点。
关键词 CAN总线；飞行模拟器；座舱系统；仿真控制中图分类号 V241 文献标识码AThe design of cabin system based on CAN-bus for Flight SimulatorWANG Shu-yunGU Shu-shanTIAN Jie-rongLIN Ya-jun(Department of Simulating, Navy Flying Academy, Huludao 125001, China)【Abstract 】 In this paper, the composition of Flight Simulator was explained. According to the complexity of a certain aircraft cabin simulation and controlling, the design project of cabin system based on CAN-bus for Flight Simulator was proposed. Then the functionality and overall structure of cabin system for Flight Simulator were described. The design divided the simulation cabin signals into many CAN-bus nodes by kinds and positional distributions. The design method of hardware and software was described. The practice indicates that the cabin system based on CAN-bus for Flight Simulator has strong reliability, practicability, extensibility, reduction in development time and high ratio of performance to price etc.【Key words】CAN bus; Flight Simulator; Cabin system; Simulation and controlling0 引言随着飞行仿真技术的发展，现代飞行模拟训练的独特功能和巨大效益使其成为逐渐实现质量、素质建军的一种重要手段和武器装备研制的重要内容。