三余度飞行控制计算机FlexRay节点通信设计

飞行控制计算机是飞行控制系统的核心组成部分,为进一步提高中小型无人机的安全可靠性,采用了软、硬件结合的三余度管理技术。首先采用模块化的设计思想,设计了系统三余度飞行控制计算机的硬件架构,包括串口、开关量、模拟量、CAN和FlexRay总线以及外扩SRAM等硬件资源;然后设计余度管理策略,该部分提出了软件表决和硬件仲裁两级余度管理思想;此外,为克服传统CAN总线负载量和通信速率等方面的不足,引入了FlexRay总线通信技术,并详细分析了总线通信数据流,设计了基于FlexRay的总线通信机制;最后进行半物理仿真实验,验证FlexRay总线通信功能,验证结果表明设计方案合理可行。设计的三余度飞行控制计算机硬件集成性高且易扩展升级,FlexRay总线通信功能也满足设计需求,具有很高的应用价值。     

四轮独立驱动电动车控制系统FlexRay通信网络的设计与实现

四轮独立驱动电动汽车控制系统对通信确定性有更高的要求。基于汽车总线开发V模式流程,从四轮独立驱动控制系统通信需求出发,设计其FlexRay通信网络;采用Network Designer生成网络数据库,导入到CANoe.FlexRay软件对网络进行了全仿真、半实物仿真,验证了所设计的FlexRay通信网络的协议参数的正确性,最后将该网络用于样车中;实验结果表明,所设计的FlexRay通信网络完全可用于四轮独立驱动电动车控制系统,具有较高的可靠性、确定性及实时性,能够满足控制系统的通信需求。     

基于FlexRay总线飞行控制计算机串行接口单元设计与研究

根据样例无人机飞行控制计算机对串行接口单元的接口资源和内部通信能力的需求,研究并完成了基于FlexRay总线串行接口单元的硬件设计和软件开发,同时从时间调度、总线余度和非冗余数据传输三方面设计了FlexRay总线的通信协议和余度管理机制。串行接口单元采用FPGA为处理器,通过串行接口实现了外部设备与飞行控制计算机的实时通信,并按照FlexRay总线的通信协议,实现了串行接口单元和CPU单元间信息的可靠传输,总线负载小于20%。测试结果验证了设计的正确性和实用性,符合设计指标,可满足样例无人飞行控制计算机串行数据通信需求。     

基于3G网络和CAN总线的汽车远程控制系统设计

针对传统汽车远程控制系统时延高、安全性差等问题,提出了新的远程控制方案,实现了远程服务器通过车载控制终端对车载网络中各节点设备的远程控制;在远程服务器与车载控制终端通信过程中采用3G网络、TCP协议和AES加密,降低了系统的通信时延,提高了系统的可靠性和安全性;车载控制终端与各节点设备采用CAN总线网络进行通信,实现了对各节点的有效控制;经过测试,系统能很好地满足远程服务器对车门窗、车灯、报警器和发动机等节点设备远程控制时延和安全性的要求,各节点响应快,可靠性高,具有较强的实时性和良好的扩展性。     

空空导弹测试系统应用LXI总线研究

首先对空空导弹测试系统应用各种仪器总线的情况进行了分析研究,然后介绍了一台PXI总线测试设备的改造方案,该方案中设计了一套基于LXI总线控制的电源子系统,该子系统与PXI主系统一起形成了新的混合总线控制测试设备。该改造方案实现了改造需求中的低成本和小型化设计。同时,结合该方案分析了LXI总线在空空导弹测试系统上应用的优缺点和现阶段局限性。提出了空空导弹测试系统应向着通用、开放和网络化方向发展的观点,得出了未来的空空导弹测试系统将是包含GPIB、VXI、PXI、LXI等总线接口的合成系统,各总线接口仅是网络上的一个节点的结论。     

双网组合下的水声通信网络节点的设计与实现

针对水下通信平台之间通信网络在可靠性、快捷性等方面的不足,提出将水下成熟的通信网络与自组织网络相结合,在特定的区域部署通信网络节点系统对信息进行转发,从而提升了水下通信网络的稳定性与灵活性;研究并设计了水下通信网络节点的系统架构、硬件系统、软件系统;在户外水域相隔10 m的距离分别放置通信节点系统到水下3m的位置,在Matlab7.0平台上完成对对水下通信网络节点信号进行测试,在PC机上应用串口调试助手软件按照初始化的参数:8位数据位、1位停止位、无奇偶校验码、波特率115 200 b/s,测试结果表明:文章系统采样准确,误差低,满足实际需要。     

MilCAN总线同步及调度配置方法

MilCAN作为一种以陆军地面武器平台应用为目标的CAN高层协议,核心是通过时序控制保证总线通信的实时性和确定性;为了增强MilCAN总线通信时序控制,提出一种新的MilCAN总线同步和调度配置方法;采用STM32微控制器对MilCAN总线主控节点进行设计,将总线同步和总线调度配置任务集成至专用的主控节点进行,同时开展了总线通信测试;测试结果表明：以该方法设计的MilCAN总线主控节点可有效完成同步和总线调度配置任务,同步精度较高,性能稳定可靠。     

一种多通道CAN总线通讯M模块的设计

针对船舶燃机监控系统的CAN总线数据通信需求,设计了一种多通道CAN总线通讯模块。该方案采用M模块标准设计,使用4片独立的CAN控制器和CAN隔离收发器实现CAN节点电路、4通道CAN通讯控制和信号电气隔离。通过可编程逻辑器件CPLD以及硬件描述语言VerilogHDL,实现了M模块接口和4通道CAN总线接口的转换;在硬件设计的基础上,进行了CAN总线通信程序设计。经测试和应用结果表明,本模块能够实现4通道CAN总线大量数据通信,满足了设计需求,具有很好的应用前景。     

高速航电总线数据实时遥测技术研究

为了解决飞行试验中高速航电总线数据实时遥测的测试需求,研究了高速航电总线数据采集及实时遥测的测试技术;面对全新总线架构以及海量实时传输数据,传统的总线测试技术无法满足新的测试需求,设计了高速航电总线数据监听以及遥测传输的测试系统,成功将高速总线数据融合到网络数据采集技术及数字遥测技术中;实际的试验结果表明,该方案能够准确、有效地完成机载高速航电总线数据采集及实时遥测传输,该方案的成功应用,为今后相关的高速总线数据测试提供了重要的参考价值。     

基于三级队列缓存的FlexRay网络监控平台

FlexRay以其实时性、灵活性、高带宽的优势,被称为“下一代车载网络”;然而其协议相对复杂,网络组网调试过程较困难。目前的辅助调试工具如CANoe不能进一步分析网络性能,在应用上具有局限性。针对上述问题,提出了一种同时对多个数据采集与存储的解决方案,并以FPGA为核心设计了FlexRay网络监控平台,利用SPI和USB总线设计了通信协议,在数据缓存方面设计了三级队列缓存方案。本平台实现了通信数据监测功能,可以获取结点CPU中寄存器状态、记录数据帧到达时间,进而分析网络运行及故障状态,同时解决了大量数据缓存溢出的问题。经过测试表明：系统能够稳定运行,适用于快速、优化地设计FlexRay网络。     

ITER PF电源现场层监控系统网络拓扑延时分析

为保障ITER极向场(PF)电源系统的高实时性控制需求,根据其设备体积大、分布分散等特点,选取了支持多种设备连接拓扑的实时工业以太网现场总线EtherCAT作为ITER PF电源现场层监控系统的数据通讯协议。为研究ITER极向场电源现场层监控系统的实时性,分析了数据帧在几种适合ITER PF整流器单元现场层信号采集与控制的现场总线设备网络拓扑中的传输延时,通过搭建测试平台验证了方案设计的可行性与正确性。在满足控制系统高实时性要求的同时,经对比找出了较为适合的设备网络拓扑来设计ITER PF电源现场层监控系统,也为ITER PF电源的其他子控制系统的拓扑优化提供了借鉴。     

CAN总线技术在光电编码器中的应用

介绍了采用CAN总线数据传输方式的系统中,光电编码器CAN总线接口的设计与应用。首先,设计了由单片机、独立CAN总线控制器SJA1000、CAN总线收发器TJA1050及高速光耦TLP113等构成的光电编码器CAN总线接口硬件电路;然后,介绍了光电编码器CAN总线接口的软件设计,包括初始化的设计、CAN总线报文接收及发送的设计;最后,通过周立功公司的“USBCAN1”型号CAN总线接口卡验证了该光电编码器CAN总线接口设计的可行性。实验中采用1米长的屏蔽双绞线作为传输介质,通信速率为800kbps;结果表明：带有CAN接口的光电编码器克服了传统的通信线路的缺点,具有更高的实时性、可靠性且通信速率高、传输距离长、抗干扰能力强,更加适用于自动化测量和控制系统。     

CAN总线在组合导航系统中的应用

基于DSP FPGA结构的石油仪器组合导航系统中CAN总线系统设计,为了使数据能够在整个CAN总线网络协调、有效、快速、稳定的传输,提出了一种使用FPGA作为CAN总线节点结构中的核心处理器的设计方法。CAN控制器采用具有SPI接口的MCP2515,利用FPGA实现MCP2515的初始化、数据的发送和接收,实现了DSP处理器的CAN总线扩展应用。该方法由于把CAN节点控制的大量的工作交给FPGA实现,DSP只需要对FPGA中CAN数据接收FIFO和CAN数据发送FIFO进行读写操作,即可完成CAN总线的数据读写操作,大大减轻了DSP的数据处理压力。试验测试及产品应用表明,本设计有效、稳定可靠、可扩展性好,易于修改和移植,具有较强的工程实用价值。     

一体化NMR波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统设计

介绍一体化核磁共振波谱仪梯度-场频联锁-匀场系统的设计方案. 该方案使用嵌入式以太网、FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、EMI(External Memory Interface, 外部存储器接口)和高速串行总线等技术构建了基于以太网的通信系统和使用并行运算的控制系统, 并具备CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线通信的能力. 梯度放大器通过LVDS(Low-Voltage Differential Signaling,低压差分信号传输)接口与主控系统的梯度波形发生器连接,实现与谱仪工作站的交互. 系统采用插板式结构和通用性电路的设计方法,具有很好的扩展能力和适应性,能够满足不同谱仪的需求. 系统在11.7 T(500 MHz)NMR系统中进行了有效的锁场、匀场和梯度特性的测试,证明了该方案的可行性.     

通用串行航空总线综合测试系统设计

针对目前串行航空总线测试设备功能单一的问题,设计了一种兼容多总线的便携式通用串行航空总线综合测试系统。方案采用模块化设计,详细叙述了系统的硬件及软件设计,系统由通用串行总线仿真设备终端与测试分析设备构成,系统涉及多种串行航空总线,可完成多总线仿真激励输出、监控接收及数据仿真分析功能,可最大程度满足航空电子系统的设备与系统仿真需求。实验结果表明,该通用串行航空总线综合测试系统稳定性好、可靠性高、使用便捷,满足设计需求。     

PROFINET IO-PROFIBUS PA网关设计与实现方法

为研究了现场总线在工业以太网中的集成方法,提出一种从PROFINET-IO到PROFIBUS PA的网关设计方案,采用西门子EB200 IO从站卡并外接PROFIBUS PA通信驱动电路作为该网关的硬件实现方案。设计软件实现数据模型的映射和网络功能服务的映射。通过对网关进行功能和性能测试验证了其可行性,并良好的兼容于基于GSD的工程系统。     

飞行试验测试采集的AFDX总线检测分析技术研究

在航空产品的航电系统跨代升级中,AFDX总线数据的检测分析是飞行试验对航空产品航电系统进行科研鉴定的一项重要技术手段,针对复杂航空电子环境下的采集记录的AFDX总线数据的多类、随机性等特点,提出了AFDX总线消息识别、帧检测、丢包检测分析方法及实现技术,并结合采用了AFDX总线周期检测分析算法,设计了AFDX总线的检测分析技术,实现了飞行试验AFDX总线的检测分析,最后在某试验机AFDX总线飞行试验测试中进行了应用,试验表明该AFDX总线检测分析技术满足飞行试验对航电系统进行科研鉴定的需求。