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基于嵌入式系统的调距桨控制器MicroCAN通讯协议研究与实现

作　者: 陈伟
导　师: 谷大武；裘宪庄
学　校: 上海交通大学
专　业: 信息安全工程
关键词: 调距桨装置通讯协议 CAN
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

调距桨装置(Controllable Pitch Propeller,简称CPP)是船舶设备中技术含量高、又十分重要的特种机械。为了满足船舶动力系统信息化、网络化的要求,使用具有现场总线技术的嵌入式控制器作为调距桨控制系统的专用控制器已经成为业内的发展趋势。而CAN总线作为最主要的现场总线之一,成为船舶动力系统应用的主流。但从开放系统互联参考模型(Open System Interconnect Reference Model,简称OSI)的角度来看,CAN现场总线底层协议仅定义了物理层(第一层)和数据链路层(第二层),没有定义应用层。而当前国际上一些标准的CAN总线高层协议规范比较复杂,理解和开发的难度较大,对调距桨这样较为简单的基于CAN总线的控制网络不太适合。基于调距桨控制系统传输距离较短,控制信息单一,可靠性要求高等特点,本文通过对CAN总线应用层的分析和研究,定义了一种简单可靠的CAN应用层协议:MicroCAN通讯协议,作为调距桨控制器的CAN总线通讯协议,同时在调距桨嵌入式控制器中对MicroCAN协议进行了实际应用。论文首先分析了调距桨嵌入式控制系统的体系结构及其特点,总结出调距桨控制器现场总线所需满足的实际需求;同时,结合当前现场总线技术的发展和实际应用,分析了CAN总线在调距桨控制系统中应用的技术优势。其次,论文对当前主要的CAN总线高层协议进行分析和研究,提出针对调距桨控制系统的特点设计专用高层通讯协议的必要性;接着,介绍了专用协议(即MicroCAN通讯协议)的实现目标,重点研究设计了MicroCAN通讯协议的标识符定义、主从结构以及数据传输规范,并用C++语言编程实现了MicroCAN通讯协议。最后,详细描述了MicroCAN通讯协议在调距桨控制系统中的具体应用过程,并对该通讯协议的进一步发展做了展望。MicroCAN通讯协议采用主从式网络模型,采用无连接寻址发送过程,简化了数据传输过程;增加了海量数据传输功能,设置数据传输查询与重发机制,满足大批量数据传输时的可靠性;简化了单帧数据传输的类型定义,增加有效数据传输字节,提高了传输效率,非常适合作为调距桨装置嵌入式系统的CAN总线网络通讯协议。

基于嵌入式系统的调距桨控制器MicroCAN通讯协议研究与实现

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