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。     

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。     

控制器局域网络总线在阵列天线中的应用

为控制数万单元的阵列天线,基于控制器局域网络（CAN）总线设计了一套多级通信系统。分析了CAN总线的拓扑结构,根据每路CAN的带负载能力设计了多级CAN总线通信网络的基本结构;基于Nios II软核处理器设计了CAN总线通信节点硬件电路;最后根据阵列天线控制功能的要求,基于CAN2.0B协议设计了应用层通信协议和应用程序。阵列天线波束扫描实验表明,通信系统满足500 kbps以上传输速率的要求,通信时间抖动小于1 ms,当阵列天线辐射峰值功率达到GW量级时仍可以有效控制天线系统。     

基于VxWorks的水下机器人通信系统设计

针对水下机器人（ROV）在深海高噪声干扰环境中工作的特点,设计了一套基于VxWorks实时操作系统的ROV整体通信系统,实现了水下核心控制器对水下分系统快速高效的信息采集和数据分配,水下系统和水面控制器稳定实时的数据交换;硬件方面设计了以CAN总线为基础的水下通信系统,通过FPGA实现了CAN总线和PC104总线之间的时序逻辑转换,软件方面设计了基于TCP/IP协议栈的水面操控台和ROV之间的网络通信方式和水下各系统之间的CAN总线通信方式,着重介绍了基于缓冲队列的网络通信编程;通信系统数据测试实验表明：CAN总线通信和网络通信均具有良好的实时性和可靠性,满足最初的设计需求,而且采用模块化设计,便于维护和移植。     

液压驱动四足机器人控制系统开发

针对液压驱动四足机器人的结构特点和自动化运动需求,设计基于CAN总线通信的分层式控制系统,分为远程监控层、规划控制层和执行控制层三层,并按照控制系统总体设计方案进行硬件系统和软件系统开发;该控制系统应用基于WINDOWS的PC机和基于ARM开发的触摸操控板进行远程监测和控制,采用基于QNX的PCI/104单板机对机器人的运动进行规划,选用DSP作为执行机构处理器,从而构建了一个具有工作性能稳定、实时响应快、结构紧凑等特点的控制系统平台;软件系统采用模块化设计的思想进行开发,提高了控制系统的扩展性;最后,通过对液压缸运动的控制实验,验证了该控制系统的稳定性和可靠性。     

基于CAN总线的雷达阵面液冷综合监控系统设计

相控阵雷达天线阵面工作中散热量很大,广泛采用液冷方式进行阵面冷却,液冷系统实时监控对雷达系统安全性至关重要。介绍了一种基于CAN总线的雷达阵面液冷系统综合监控设计,采用实时性、可靠性较高的CAN现场总线技术和多级综合控制技术,实现了液冷系统自动闭环控制、监测信息共享及雷达系统级决策控制。设计控制流程清晰,电路简洁,产品辗转多地,在各种工况下工作稳定,控制与保护及时有效。     

基于CANopen协议的水下机器人控制系统设计

为了提高AUV控制系统的可靠性、灵活性,采用分布式网络代替之前的集中式网络;并通过CAN和CANopen协议搭建分布式网络,主节点采用ARM-Linux,从节点采用AVR-μCOS;分别针对主从节点进行设计和优化,并给出了具体的实现方法,最后对CAN网络进行了优化;最终提高了AUV的控制系统设计的灵活性,同时提高了可靠性和实时性。     

基于SOPC的嵌入式网络化测控网关设计

为了实现测控设备的网络化远程访问控制,必须设计用于IEEE 488等测控接口总线协议与网络协议转换的网关设备,给出了一种基于SOPC技术的嵌入式网络化测控网关设计方法,其中借鉴了基于组件的模块化设计思想,采用固件分层设计和多语言混合编程模式,能够融合多种测控协议,将LAN、GPIB、USB、RS232等接口集成到了一个系统上,实现了嵌入式web服务器功能,客户端能够基于IE等浏览器实现测控设备的远程访问控制;最后给出了系统综合验证方法,结论表明:系统功能完善,符合网络化、模块化、通用化和智能化的发展方向。     

PCI总线锅炉水位系统的多样化控制及其组态仿真实现

针对现有锅炉水位实验系统存在控制装置交互性差、控制算法单一等缺点和不足,作者提出采用基于PCI总线数据卡构建锅炉水位控制系统的控制方案,给出了PCI总线锅炉水位控制系统的设计方案。在此基础上,详细阐述了锅炉水位实验系统的模糊控制方案,给出了模糊控制器的设计过程和设计步骤。最后,使用组态软件将锅炉水位控制过程进行可视化,生动直观地展示锅炉水位的控制全过程。运行结果表明：采用模糊控制和组态软件的PCI总线锅炉水位控制系统具有控制算法灵活、控制过程可视、控制效果理想等特点。     

基于ARM的核磁共振波谱仪气动温控系统设计

提出了一种基于ARM（Advanced RISC Machine,先进精简指令计算机）的核磁共振波谱仪气动温控系统设计方案. 该控制系统以ARM为控制器,利用其内嵌的CAN控制器实现CAN总线通信,通过PID控制算法控制气流和温度,实现控制NMR实验样品的更换和旋转,检测并控制样品的温度等功能. 该设计方案具有系统控制灵活、控制精度高以及成本低的优点.      

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。     

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。     

物联网嵌入式智能设备实时控制系统设计

随着智能设备功能业务的逐渐扩展,用户对智能设备控制系统的实时性要求越来越高,当前控制系统采用CAN技术实现智能设备与用户间的通信,无法满足用户对系统实时性的需求。提出一种新的物联网嵌入式智能设备实时控制系统,通过构建系统的总体框架,将嵌入式LPC2378 ARM处理器作为核心处理器,通过RS-485总线将智能设备连接在一起,和处理器构成一个总线传输网络,在嵌入式LPC2378 ARM处理器中,将带DMA的10/100M以太网模块和以太网PHY芯片DP83848I连接,以提高数据包的传输效率,增强系统的实时性。系统GPRS模块选择SIM300CZ模块,将远程报警模块和RS-485总线结合在一起,共同实现远程报警和控制功能。软件设计时,给出了软件的整体架构和总体流程图,介绍了部分存储代码。实验结果表明,所设计系统对智能设备有很高的控制性能。     

基于FPGA的通用开放式星载陀螺模拟器设计

陀螺是小卫星平台上姿轨控制分系统中的重要敏感元件,而陀螺模拟器是小卫星姿轨控制分系统地面测试过程模拟陀螺仪的数据流向和时序关系的必要设备。针对通用化的小卫星陀螺模拟器的设计需求,开发了一种基于FPGA和CAN总线接口的陀螺模拟器,采用了FPGA作为主控芯片,实现了支持多类常用星载陀螺数据通信协议的实时接口,并配置了具备电平隔离功能的CAN、RS-485等总线接口电路,实际配置一种工作状态的测试和实验验证表明,所设计的陀螺模拟器具有较高的可靠性和良好的通用性。     

用于光电设备的航电总线数据测试系统

由于单项的专用总线测试系统通用性、兼容性较差,功能扩展和技术升级的难度较大,介绍一个可以支持1553B、ARINC429、CAN、RS232和RS422五种航电标准的数据总线测试系统的设计方案及技术实现。重点介绍了数据总线测试系统的硬件框架组成,同时分析了系统软件实现方法以及总线逻辑控制设计。该测试系统已成功用于某光电设备在线检测,经实验验证该系统运行稳定可靠。     

基于CAN总线的运梁车分布式控制系统的研制

应用于高铁PC梁运载的运梁车是SPMT特定用途的一种,其电气液压控制系统复杂,传感器及液压执行机构种类及数量多;基于CAN总线的分布式控制系统架构,将控制系统设计成多个控制模块,采用CAN总线作为系统中各单元之间交换信息的通道,给系统设计和布线带来了极大地便利;文章从硬件和软件设计进行阐述,从动力控制、转向控制、行走控制、悬挂及支腿控制等,逐步介绍运梁车控制系统的研制过程和控制系统结构组成;在参考以往运梁车设计的优缺点基础上,采用了最先进的传感器对运梁车进行了全方位的监控和精确的控制;分析了研制过程碰到的重难点问题及解决办法,为同类自行式模块运输车(SPMT)控制系统的设计提供了一定的参考;研制成功的控制系统安装于公司生产的HJY550运梁车上经过调试及试运转,控制精确、各项功能均达到设计要求,系统运行稳定、安全可靠。     

基于CAN总线的电气火灾远程监控系统

为了解决传统电气火灾监控系统在远距离数据通信时误码率高、总线上可连接的终端节点数量少、传输速率低等问题,设计了一种基于CAN总线及STM32F103单片机的电气火灾远程监控系统。给出了系统的整体框架及其组成,重点阐述了火灾终端监控设备的硬件及软件设计思路,制订了火灾监控设备与上位机的通信协议。系统实现了消防联动设备的工作状态、被监控设备的供电电压、电流,被保护用电设备的剩余电流值,以及用电设备工作的环境温度的实时监测,并通过CAN总线将监测状态实时传输到远端计算机。在实现火灾监控的基础功能上,增加了通过现场总线与现场其它监控设备通信的主机功能。测试结果表明,系统在远距离数据通信时传输速率提高、增加监控节点的情况下,系统间的数据通信误码率非常低。     

基于CAN总线的振动试验智能监控系统软件设计

振动试验是为了保障航天及民用产品可靠性的重要试验手段,传统的振动试验对功放的操作繁琐,效率低下,已经越来越无法适应新型振动试验的发展。提出一种基于CAN总线控制器构建的振动试验功率放大器远程监控系统,使用Visual C++进行编程,实现了在计算上对功率放大器的远程操作,解放了操作人员,同时由于计算机的开放性,系统可以扩展出运行参数实时显示,配置本地存储、保护互锁、开机自检等功能,最后通过实验验证表明系统软件运行可靠,达到了预期的设计目的。