基于CAN总线实时令牌网的设计

基于CAN总线物理层和数据链路层设计了一个实时令牌传输网络.该网络具有令牌网传输实时性的优点,克服了以太网延时的不确定性.同时又利用CAN总线的仲裁特性,实现了网络的初始化和重构算法.经实际测试证明,本设计能够可靠地实现站点之间的数据传输,实现了网络传输的目标.     

基于CAN总线仿真平台的数据缩减算法的研究

为了提高控制局域网总线的传输效率,改善总线的实时性能,在现有仿真试验平台的基础上,提出了使用数据缩减算法来改善总线上各种智能结点单元之间信息传递效率.数据缩减技术可以应用于总线的所有数据层,包括控制车身的低速CAN和控制引擎相关的高速CAN,可以明显的提高总线的利用率,减少平均报文延时,减少最大延迟时间,缩短平均报义队列长度,大大改善了总线的运行效率.     

基于CAN总线和以太网的煤矿井下变电所远程监控系统

为了提高煤矿井下变电所检测数据和控制数据的可靠性和实时性,提出了一种基于CAN总线和以太网的煤矿井下变电所远程监控系统的设计方案。该系统采用高压开关综合保护器将煤矿井下变电所各种保护检测信号转换成CAN总线数据,每个变电所设置1个或多个监控分站;监控分站采用基于PIC18F4680单片机和ENC28J60以太网控制器开发的CAN总线-以太网协议转换器将CAN总线数据转换成以太网数据帧,并通过以太网传输;地面监控中心的上位机采用多线程技术将以太网数据帧转换为Modbus协议数据,实现对井下变电所的远程监测与控制功能。实际应用表明,采用CAN总线和以太网的网络结构可以较好地满足煤矿井下变电所远程监控系统的要求。     

多串口-以太网转换器设计

网络化是当前自动控制系统发展的重要趋势,针对现有基于串口通信的系统无法与远程网络实现互联的问题,提出了一种多串口-以太网转换器设计方案。以W5100为以太网控制器,选用STM32F101R8单片机作为主控制器,采用直接总线通讯方式实现W5100与单片机之间的高速通信,可实现多个RS485串口设备的以太网接入。阐述了以太网转换器电路设计原理、数据收发实现流程与网络连接技术。采用CRC冗余校验和数据流流向编码技术,有效地保证了转换器的实时性,提高了数据转发的准确性。研究结果表明,该方案能延伸数据通信距离,节省现有系统更新换代的成本。     

机载飞控1553B总线转以太网总线设计

为使某型飞机上1553B总线数据在进行检查核准时,能够快速校准机上当前的飞控参数,需要设计一种1553B总线转以太网总线设备——数字飞控转换器.其可实现对飞控计算机输出的1553B总线数据实时接收解码、总线转换与采集显示.通过FPGA板卡设计,将多路1553B总线数据汇聚,形成一路UDP标准以太网总线输出的网络数据包,PC上位机检查软件通过以太网总线实时接收数据进行记录、监控.通过系统联试证明,所设计的方案合理可行,使用简单,具有一定的实用性.     

CAN节点通讯及处理的强度测试设计

随着现场总线技术的发展,CAN总线作为典型的现场总线之一,已得到广泛应用.针对CAN节点安全性、可靠性验证要求之一强度测试,给出了一个设计和实现,此设计的核心是一个具有USB2.O接口的双通道CAN总线实时数据转发器.通过高性能的MCU实现了实时CAN数据的收发,以及与主机之间的实时数据交换,用以检测被测CAN节点的数据收发和处理性能及设计余量,该转发器可以实现CAN连续帧的收发,帧间隙可以控制在几十微秒内.通过与主机测试软件协同工作,可对CAN节点进行强度和性能测试.另外若配置主机分析软件,也可以作为CAN双总线的协议分析仪,并且采用USB接口供电设计使用携带方便.     

基于FPGA的嵌入式Ethernet-CAN通信转换卡设计

为实现CAN总线与PC通信,便于CAN总线数据的远程监控,提出一种新的基于现场可编程门阵列（FPGA）的多路CAN总线转Ethernet接口方案,以嵌入FPGA的NiosⅡ作为主控制器,MCP2515为CAN总线控制器,88E1111为以太网PHY芯片。利用可编程片上系统（SOPC）技术搭建了系统的硬件模型,在NiosⅡ IDE软件开发环境中,完成CAN控制器、以太网初始化和Ethernet-CAN转换程序。以数控系统中交流伺服驱动器为应用背景,实验结果表明：该转换卡完全满足以太网和CAN总线通信要求,方便地将CAN总线数据接入工业以太网,用户通过网络可方便地实现对工业底层的监控。     

基于PIC单片机的CAN-以太网协议转换器的设计

为了通过以太网远程监控基于 CAN 总线的工业控制系统,设计了一个 CAN-以太网协议转换器。TCP/IP 传输层的协议选择 UDP 协议,用单片机实现 CAN 与 UDP 协议之间的转换。     

基于DSP和FPGA的信息化发射平台多协议网关设计

为实现信息化发射平台控制系统不同网段之间互联互通,实现了一种能够对以太网、CAN等不同协议数据进行解析、过滤及转发的多协议网关。该网关采用DSP+FPGA的控制器架构,在FPGA内部通过CAN IP核的方式实现了六路CAN控制器;FPGA内部还实现了一路Microblaze软核,软核上运行lwIP以太网协议栈,实现一路以太网控制器功能。DSP作为控制核心,调用FPGA实现的驱动函数实现以太网和CAN数据收发,并根据特定的转发策略对接收数据进行解析、过滤和转发。试验结果表明,该多协议网关单元具有通信接口种类多、数量多,数据转发实时性强、可靠性高,数据解析、转发规则可编程设定、灵活性高等特点,能够适应不同系统的应用需求。     

一种矿用硬件CAN总线中继器设计

针对煤矿现场设备因节点多、距离长而需要对CAN总线信号进行中继放大的要求,以及常用的软件CAN总线中继器存在数据帧延时、丢帧、功耗大、速率无法自适应等问题,设计了一种矿用硬件CAN总线中继器。该中继器主要由D触发器、异或门和CAN收发器组成,其中D触发器用于控制电平信号传输,异或门用于产生D触发器翻转所需的脉冲信号,CAN收发器将数据接入CAN总线网络,从而实现CAN总线信号透明传输。仿真及试验结果表明,矿用硬件CAN总线中继器能准确传输CAN数据帧,有效提高总线电平,改善信号质量,提高通信距离。与软件CAN总线中继器相比,该中继器具有功耗低、延时小、不丢帧、速率自适应等优点,适用于煤炭工业领域对数据帧延时、功耗等要求较高的CAN总线网络。     

基于以太网互联接口的新型门禁系统

针对且前大部分门禁系统网络规模小,无法实现真正意义上的吏时监控和数据共享以及传输距离短等同题,提出一种以太网与CAN总线互联的门禁系统新方案.该方案以广泛应用的C/S通信模式为基础,将底层CAN网络通过网关连入以太网;网关以STC89C58RD+微处理器为网关核心,通过ENCM64J600以太网接口芯片和SJA1000 CAN控制芯片实现以太网与CAN总线的互联;详细阐叙了以太网/CAN总线互联接口的硬件和软件设计;通过在门禁系统中的实际应用,验证了该方案设计合理,运行稳定,可靠性高的优点,为大规模门禁系统提供了一种可行的方法.     

基于软件的实时交换式以太网的实现

本文讲述了在交换式以太网环境下采用流量控制来实现实时通信的方法,重点描述了实现流量控制所采用的算法,并对比了加载块前后系统的延迟、抖动、丢包率。测试表明,采用流量控制后能够有效改善网络的性能,实现实时通信。     

ARM的嵌入式以太网通信分析与实时性改进

为了避免以太网通信中大量短帧数据包引起通信阻塞问题,LwIP 协议栈采用了 Nagle 算法和延迟 ACK 策略提高以太网通信效率.嵌入式以太网通信以短帧数据包为主,Nagle 算法和延迟 ACK 策略大大降低了通信的实时性,这在单向数据传输的应用中尤为明显.本文将 LwIP协议栈中的延迟 ACK定时器独立出来,并提出了一种基于数据统计的自适应延迟 ACK定时算法,该算法可以根据上位机发送数据包的周期自主修改延迟 ACK 定时器周期.最后设计了通信实时性测试实验,证实了延迟 ACK定时周期可以在1 s 左右跟踪上位机的数据发送周期,自适应的定时周期约为发送周期的80%~100%,且通信延迟小于1 ms,该改进在保证 ARM使用效率的前提下提高了以太网通信的实时性.     

基于EtherCAT的工业以太网数据采集系统

针对工业以太网分布式数据采集系统实时性差、兼容性差、成本高等问题,提出一种采用EtherCAT总线实现多路数据采集的方法。分析EtherCAT总线的特性,给出工业以太网数据采集系统的总体设计方案及软硬件的具体设计。对构建的系统进行性能测试,结果证明该系统能实现高速、实时的数据采集。     

煤矿井下电网区域联锁保护方案及其实时性研究

针对煤矿井下供电系统通信网络无法满足数据传输实时性、可靠性的要求,很难同时实现保护速动性和选择性的问题,提出了基于交换式以太网的区域联锁保护方案,并采用OPNET网络仿真软件对交换式以太网进行了实时性研究。该方案采用树形结构的交换式以太网,在各综合保护装置上增加具备以太网通信接口的智能联锁装置,组成区域联锁系统。仿真结果表明,在同时有64个网络节点收发数据的极端情况下,网络整体延时最大值不超过0.65ms,端到端最大延时不超过1ms,整体数据收发流量比较平稳,说明交换式以太网具有很高的稳定性和可靠性,能够满足本区域联锁保护系统实时性要求,防止越级跳闸事故发生。     

工业以太网中IEEE802.1p优先权调度协议改进

以交换式工业以太网网络控制系统为研究对象,针对采用IEEE 802.1p优先权调度的交换机内部排队延迟,提出了调度改进构想,对硬实时数据流和非硬实时数据进行区别处理.构建了一个典型的树形拓扑交换式以太网模型,计算了优先权调度改进后周期性实时数据帧在各个传输环节的最大延迟,同时推导了优先权调动改进方案应满足的基本条件.最后通过OPNET软件进行了仿真验证,结果表明IEEE 802.1p优先权调度协议改进可以提高工业以太网中硬实时数据传输的实时性.     

基于OPNET的交换式以太网实时性仿真分析

以太网的通信不确定性是其应用于实时性要求较高的工业控制系统中的障碍.交换式以太网的出现使这一问题得到了改善.研究了传统以太网和交换式以太网的网络时延问题,根据网络中央节点设备的不同,通过构建工业以太网模型,研究不同负载下网络的性能仿真结果表明了交换式以太网良好的实时性能.     

USB 3.0/千兆以太网转换器的设计

为了实现高速USB与千兆以太网的转换连接,采用USB 3.0/千兆以太网专用转换控制芯片AX88179设计了USB/以太网转换器,并在充分说明AX88179芯片特性的基础上,给出了其以太网转换器的硬件电路设计方案及设计注意事项。     

面向菊花链拓扑结构的以太网高效实时协议

在工业自动化领域,采用菊花链拓扑结构的实时以太网得到了较为广泛的应用.在这种结构上,应用时间槽调度实时协议会由于数据交换次数的增多、延迟增大带来较为严重的效率问题.文章在分析其效率问题产生根源的基础上,提出一种高效实时协议.该协议能够充分利用实时以太网的全双工特性,减小数据交换延迟的影响.理论分析和实验结果证明,此协议能有效利用带宽,对通信效率有较大的改善.为采用菊花链拓扑结构的实时以太网,在工业领域的应用提供了更好的支持.