通訊設計論文：系統(tǒng)CAN通訊的策劃與完成范文

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作者：韓薇溫凱郭毅單位：中國兵器工業(yè)第203研究所

武器系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲

1系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲設計

某武器系統(tǒng)地面15個節(jié)點，彈上8個節(jié)點，若全部采用星形結構，假設地面每個節(jié)點距“中央設備”的平均距離為3m、彈上每個節(jié)點距“中央設備”的平均距離為5m，則總線總長度為：15×3×2＋8×5×2＝170m根據(jù)2.2.2條的論述，此結果大于134.2m，是不適用的，因此系統(tǒng)不能全部采用星形結構。

若全部采用菊花鏈形結構，由于導彈發(fā)動機燃燒噴出的尾焰、導彈發(fā)射后的沖擊力都可能對菊花鏈的連接點產生影響，影響整個系統(tǒng)的通訊。所以，將8發(fā)導彈單獨組網(wǎng)并與地面網(wǎng)絡隔離是必要的，即采用“雙網(wǎng)”完成系統(tǒng)通訊。地面各節(jié)點位置相對固定，適合采用菊花鏈型網(wǎng)絡。總線的主干網(wǎng)布好后，在聯(lián)試聯(lián)調中各節(jié)點移動、離開主干網(wǎng)，都不會影響其它節(jié)點的正常通訊。彈上網(wǎng)絡適合選擇星形結構。基于以上分析，最終的某武器系統(tǒng)網(wǎng)絡由導彈網(wǎng)絡及導彈發(fā)射車網(wǎng)絡（地面網(wǎng)）組成，地面can網(wǎng)絡為菊花鏈型結構，由屏蔽雙絞線加兩端的匹配電阻構成，各部件節(jié)點掛接在網(wǎng)絡上；導彈網(wǎng)絡為星型結構，所有節(jié)點通過接插件接在CANHUB上。網(wǎng)絡拓撲見圖3，圖3中虛線所示的連接，在導彈飛離發(fā)射架后斷開。地面網(wǎng)與彈上網(wǎng)之間通訊，還需要轉接設備，目前使用發(fā)控裝置（圖3中節(jié)點3）進行轉接。

發(fā)控裝置有兩個獨立的CAN口，一個與地面網(wǎng)絡連接，另一個與彈上網(wǎng)絡連接；發(fā)控裝置CPU對數(shù)據(jù)判讀，將兩個CAN口數(shù)據(jù)相互傳遞，實現(xiàn)地面數(shù)據(jù)上傳或彈上數(shù)據(jù)下傳。在實驗室摸底時，發(fā)控裝置計算機兩個CAN口數(shù)據(jù)轉接的延遲不大于2ms。

在導彈發(fā)射前，地面網(wǎng)所有分系統(tǒng)已經(jīng)上電工作，彈上只有彈上計算機接收地面發(fā)控裝置裝定的諸元。導彈擊發(fā)并飛離發(fā)射架后，彈上計算機與發(fā)控裝置的連接斷開，導彈所有節(jié)點上電工作，形成導彈、導彈發(fā)射車兩個獨立的CAN網(wǎng)絡。增加或失去一個節(jié)點對CAN網(wǎng)絡通訊沒有明顯影響，而且導彈與武器站兩個網(wǎng)絡之間沒有直接連接，所以導彈是否在位不影響武器系統(tǒng)的通訊。

2最大總線線路估算

根據(jù)各項參數(shù)及芯片特性，考慮網(wǎng)絡拓撲結構的特點，計算總線最大長度及兩個節(jié)點之間的最小距離如下有以下兩個公式：

系統(tǒng)通訊延時

1系統(tǒng)流程分析

系統(tǒng)工作流程主要分為五個階段，其中只有傳遞對準階段數(shù)據(jù)量大、實時性要求高，其它時間段的通訊有的數(shù)據(jù)量大但實時性要求不高，有的實時性要求高但數(shù)據(jù)量不大。在傳遞對準階段，節(jié)點A將敏感到的傳遞對準信息通過CAN總線發(fā)送給發(fā)控裝置，發(fā)控裝置再轉發(fā)給彈上計算機；彈上計算機通過RS422將傳遞對準信息傳給節(jié)點B，節(jié)點B執(zhí)行傳遞對準任務。

2傳遞延時計算

按照傳遞對準信息傳遞要求，有：式中，B為波特率，T轉為發(fā)控裝置的兩個CAN口進行傳遞對準信息傳遞所需時間。T轉在電路上有微秒級的延遲，更多的延遲是進行打包轉發(fā)、數(shù)據(jù)拼接所耗費的時間。經(jīng)過實驗室摸底，時間T轉<2ms。t0不大于5ms，則上式為：

2.1波特率選250kbps

當波特率選擇250kbps時，式（3）為18.94ms<20ms；此時總線負載預計為：當總線數(shù)據(jù)量小于30%時，CAN總線才能穩(wěn)定可靠工作。波特率為250kbps時，CAN總線負載大于30%，不能滿足系統(tǒng)要求。

2.2波特率選500kbps

當波特率為500kbps時，式（3）為17.08ms<20ms；此時總線負載預計為：能夠滿足CAN總線的要求。

2.3結論

綜上所述，系統(tǒng)在進行傳遞對準時，如果沒有其它大數(shù)據(jù)量的信息傳遞，波特率選擇為500kbps時，傳遞對準信息傳遞時間小于20ms，總線負載小于30%，能夠滿足系統(tǒng)要求。

結論

由于武器系統(tǒng)的特殊性，其CAN通信網(wǎng)絡采用菊花鏈與星型結構相結合的拓撲結構，且對系統(tǒng)通訊延時進行了詳細計算與實驗室摸底。在樣機聯(lián)試與導彈飛行試驗中，武器系統(tǒng)通信網(wǎng)絡工作穩(wěn)定，能夠滿足系統(tǒng)要求，可為今后其它類似系統(tǒng)提供參考。