冗余CAN总线远程数据采集系统设计与研究

CAN总线作为现场总线的一种,巳在多个领域得到了广泛的应用和推广.针对各种实时数据采集和传输的需要,设计和实现基于冗余CAN总线网络的远程数据采集传输系统,通过冗余CAN总线网络进行数据交换.采用这种技术很好地解决了总线通信故障问题,提高了通信的可靠性.通过研究远程数据采集器的设计方法、双CAN总线通讯的冗余管理模型,设计了嵌入式冗余CAN总线远程数据采集系统.该系统巳在工程实际中进行了应用,并证明是有效的.     

单个CAN控制器的双总线冗余网络实现

提出了一种新的双CAN总线冗余网络拓扑,其每个CAN节点只需一个CAN控制器和模拟多路开关,当一条总线上出现短路或断路等故障致使通讯不能正常进行时,系统可自动切换到另一条无故障的总线上继续工作,使总线通讯的可靠性得到大大提高。另外,系统还可对总线上的节点进行周期性的查询,及时发现节点故障。对实验系统的测试结果表明,该系统动作可靠,方案可行,成本低廉,便于实现。     

浮空器惯性姿态测量系统冗余CAN总线设计

为满足浮空器惯性姿态测量系统在高空长航时环境下对CAN通信高可靠性的要求,设计了一种双CAN总线全系统冗余方案。采用两片集成度较高的LPC11C24微控制器,在DSP+FPGA架构的导航计算机上搭建冗余系统,并结合上位机对该系统进行了测试与验证。测试结果表明,该冗余系统通信功能正常。当主CAN出现故障时,从CAN投入运行,有较好的容错性,在不增加成本和空间的前题下,提高了惯性姿态测量系统的可靠性。     

CAN网络层次化动态调度策略设计与实现

CAN总线是一种基于消息的事件触发通信服务,主要应用于汽车、机器人等实时通信系统.CAN总线上有多个节点互相独立工作,当多个节点访问总线时出现消息碰撞,由于CAN总线采用按位仲裁算法决定节点访问总线的优先级,导致低优先级节点访问失败,而高优先级节点继续传输消息,这种方式导致低优先级节点饥饿现象而丢失消息,因此CAN总线调度算法随之被提出.目前调度策略已从静态发展到动态,但是随着节点的增多,系统维护和调度难度增加,单条总线调度策略难以维持系统性能需要.因此本文考虑将系统中的节点挂载到多条CAN总线上构成CAN网络,针对CAN网络提出了一种层次化的动态调度算法,将节点优先级仲裁分为：单条总线本地优先级仲裁和系统全局优先级仲裁,确定系统优先级最高的节点,使其进行数据传输.利用MATLAB中的Stateflow工具,建立分层动态调度模型,依据CAN总线数据传输机制和仲裁机制,设计实现了节点模块、总线模块、函数模块等,在总线模块实现了两级调度.实验结果表明,本算法在增加了节点总数目的基础上,满足高优先级节点传输且避免了低优先级节点的饿死现象.     

基于双CAN总线的液压支架控制系统的设计

针对矿井综采工作面环境恶劣及液压支架节点数量较多的问题,文章提出了一种基于双CAN总线的液压支架控制系统的设计方案,分析了系统工作环境,给出了系统结构,详细介绍了控制器节点的硬件及软件设计,并阐述了双CAN总线通信的实现。该系统根据系统的工作要求将总线上的数据分为邻架操作和支架状态2种数据,并且分2个不同的通道传递数据,在总线出现故障时实现通道的自动切换功能。实际应用表明,在总线和所有节点工作正常的情况下,该系统的实时性比采用单个CAN总线有较大提高;在1条总线中断的情况下,基于单CAN总线的通信系统将瘫痪,而基于双CAN总线的通信系统仍可正常工作,且实时性能与基于单CAN总线的通信系统相比没有下降。该方案为双CAN总线的应用和提高液压支架控制系统通信网络的性能提供了一个新的设计思想。     

基于WDM的冗余设备驱动模型设计

随着计算机技术的发展,冗余技术成为提高计算机系统可靠性的有效方法之一;文中提出了一种基于WDM的冗余设备驱动模型,该模型可用在实现PCI设备的故障检测或冗余设备驱动设计中,具有一定的通用性;重点介绍了此驱动模型的基本结构和实现,并利用此模型设计双冗余CAN卡驱动和双冗余网卡驱动,给出了其冗余部分的设计流程;通过对CAN卡驱动与网卡驱动的冗余切换功能测试,结果表明此模型可实现实时总线故障情况下的冗余切换,证明了此模型在提高系统级可靠性方面具有一定的实用价值。     

基于ARM7的CAN总线中继器的设计

CAN总线是一种多主方式的串行通信总线。它具有抗干扰能力强、实时性高等特点,在工业上得到广泛应用。然而它的数据传输距离受传输速度的制约,并且同网络内节点数最大为110。文中提出一种以ARM7（LPC2119）为控制器的CAN总线中继的设计方法,以实现在不降低传输速度的情况下延长传输距离,同时进行两个网络间的数据转发并扩展网络中的节点数。该设计被应用在基于CAN总线的实时语音通信系统的运行过程中,运行稳定,无丢包现象,保证了系统的实时性。     

液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法

通信系统是综采工作面液压支架电液控制系统信息传递的通道与桥梁,目前多采用CAN总线作为通信总线,易受井下复杂电磁环境的干扰,导致支架控制器内部通信硬件出现故障,造成控制器“失联”现象,且CAN总线通信系统采用多主通信模式,单台控制器“失联”将导致整个电液控制系统无法正常工作,造成安全隐患。设计了CAN通信保护电路,可使通信系统在较大负载情况下稳定运行,在复杂环境中具有较强的抗干扰性。基于CAN总线通信协议,结合令牌环网思想,提出了CAN总线通信故障检测与诊断方法,通过合理设计数据的帧结构与故障检测方式,弥补了CAN总线通信模式下节点丢失时难以定位的缺陷,并将增加数据长度对传输负载的影响降到最低,确保良好的通信性能。以2台端头控制器配合6台液压支架控制器组成环网,通过上位机不定时下发命令模拟井下实际操作时总线真实的负载情况,对液压支架电液控制系统总线通信故障检测与诊断方法进行实验验证,结果表明：该方法对系统负载率的影响较低,不会影响系统的正常运行;当出现故障节点时,可在300 ms内检测出故障控制器并向全工作面报警,故障排除率达100%。     

水下机器人通信系统的CAN总线冗余设计

为提高系统在复杂环境下的稳定性和可靠性,对水下机器人(ROV)通信系统进行了研究.设计了通信扩展板,并采用一种全新的基于双CAN总线冗余策略的方法,实现系统各部分之间的通信.通信板卡选用ARM作为微处理器,并通过PC/104总线与主板进行数据传输,同时采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现双CAN总线冗余策略和总线接口之间的时序逻辑转化.试验结果表明,双CAN总线冗余设计有效地提高了通信系统的可靠性.     

基于QOS的CAN总线通信质量检测改进方法

在当今工业控制领域中,随着CAN网络规模和应用领域的不断扩大,需要对CAN网络的实时性、数据传输的准确性、节点的故障类型和网络的负载能力等参数进行检测.在实际质量检测过程中,会引起网络特性改变,节点故障错误判断等问题,因此结合CAN网络的工业实际情况,引入了在Internet/Intranet中用来保证网络通信安全(诸如端到端的延迟和带宽)的QoS技术来改进CAN总线通信检测的方法,然后依托现有的CAN总线实验平台得出测试数据,与没有添加QOS改进时的总线检测数据相比,发现在网络通信暂态情况下,QOS对于改进CAN总线通信检测有明显的效果.