一种星载强容错SpaceWire总线网络拓扑设计与分析

目前SpaceWire总线应用主要基于单个路由器上连接数个节点设备,构成小型星状网络结构,而对复杂航天器多节点情况下的SpaceWire网络系统应用研究较少。针对航天器高可靠要求,提出一种总线型网络拓扑容错设计方案,对网络工作方式、多层次冗余容错机制、系统可靠度和网络传输性能进行了分析推导,结果表明提出的网络拓扑满足星载应用要求。最后根据分析结果提出了SpaceWire网络系统中数据包长、链路速率和节点布局的设计指导原则。     

SpaceWire总线在遥感卫星数传系统中的设计应用

SpaceWire总线是一种面向航天应用的基于LVDS串行传输的新型技术,解决了目前数据传输系统的总线带宽不足问题,并提供一种通用接口标准以简化和规范异种设备之间的互连.文章介绍了SpaceWire总线的技术特点,并对该总线在某型号卫星数传系统中的设计应用进行了分析和研究.     

卫星微振动测量系统双冗余CAN总线接口设计

在轨微振动测量系统是卫星平台与遥感系统有效载荷的重要星载设备,用于测量卫星在轨运行时典型位置的微振动加速度水平。针对星上总线接口及微振动测量数据传输需求,设计了一种高可靠性双冗余CAN总线。通过CAN总线硬件驱动选型、数字信号处理(DSP)与CAN总线控制器接口匹配、读写时序设计与分析、总线协议与数据约定分析、驱动层和应用层软件设计以及总线切换和容错设计等方法,实现了与星务计算机的高可靠性CAN总线通信,可满足微振动测量系统指令接收、工作模式切换、测量数据与状态遥测数据传输等功能需求。通过地面测试与在轨运行验证,该CAN总线接口设计满足星载通信网络的性能要求,具有接口简单、稳定可靠、实时性好的特点。同时,该设计也为解决高速CPU与低速通信总线外设间匹配、独立型与复用型地址数据总线器件接口设计及CAN总线在星载通信总线领域的应用难题提供了参考。     

关于SpaceWire总线接口可靠性的研究

为满足航天器有效载荷间高速数据传输的发展需求,提出了两种SpaceWire总线可靠性的改进方案;在SpaceWire总线描述的基础上,分析了字符的正确性校验和传输过程中的错误及检测恢复机制等提高可靠性的方法;针对通信链路发生物理性故障的问题,提出了两种基于硬件冗余机制的SpaceWire可靠性改进方案,一种是在系统间建立两个相独立的协议装置,另一种是使用多路输出选择器进行切换将数据传输给目的节点;通过实验验证,两种方案能够处理通信链路出现物理故障的问题。     

基于PCIe的DMA传输在UM-BUS测试系统中的设计与应用

动态可重构高速串行总线(UM-BUS)是一种利用多通道并发冗余的方式来实现总线动态容错的高速串行总线。它的测试系统可以实现对总线的通信过程进行监测、存储与分析。由于测试系统需要在数据采集终端与PC之间建立高带宽的通信通道,设计了UM-BUS总线测试系统的PCIe2.0 x1通道的应用方案,设计并实现了基于FPGA的PCIe总线DMA数据传输方案。实验测试结果表明,实际传输速度可以稳定达到200 MB/s以上,完全满足总线测试系统中对数据传输速率的要求。     

CAN网络层次化动态调度策略设计与实现

CAN总线是一种基于消息的事件触发通信服务,主要应用于汽车、机器人等实时通信系统.CAN总线上有多个节点互相独立工作,当多个节点访问总线时出现消息碰撞,由于CAN总线采用按位仲裁算法决定节点访问总线的优先级,导致低优先级节点访问失败,而高优先级节点继续传输消息,这种方式导致低优先级节点饥饿现象而丢失消息,因此CAN总线调度算法随之被提出.目前调度策略已从静态发展到动态,但是随着节点的增多,系统维护和调度难度增加,单条总线调度策略难以维持系统性能需要.因此本文考虑将系统中的节点挂载到多条CAN总线上构成CAN网络,针对CAN网络提出了一种层次化的动态调度算法,将节点优先级仲裁分为：单条总线本地优先级仲裁和系统全局优先级仲裁,确定系统优先级最高的节点,使其进行数据传输.利用MATLAB中的Stateflow工具,建立分层动态调度模型,依据CAN总线数据传输机制和仲裁机制,设计实现了节点模块、总线模块、函数模块等,在总线模块实现了两级调度.实验结果表明,本算法在增加了节点总数目的基础上,满足高优先级节点传输且避免了低优先级节点的饿死现象.     

基于双CAN总线的液压支架控制系统的设计

针对矿井综采工作面环境恶劣及液压支架节点数量较多的问题,文章提出了一种基于双CAN总线的液压支架控制系统的设计方案,分析了系统工作环境,给出了系统结构,详细介绍了控制器节点的硬件及软件设计,并阐述了双CAN总线通信的实现。该系统根据系统的工作要求将总线上的数据分为邻架操作和支架状态2种数据,并且分2个不同的通道传递数据,在总线出现故障时实现通道的自动切换功能。实际应用表明,在总线和所有节点工作正常的情况下,该系统的实时性比采用单个CAN总线有较大提高;在1条总线中断的情况下,基于单CAN总线的通信系统将瘫痪,而基于双CAN总线的通信系统仍可正常工作,且实时性能与基于单CAN总线的通信系统相比没有下降。该方案为双CAN总线的应用和提高液压支架控制系统通信网络的性能提供了一个新的设计思想。     

变结构容错总线控制器余度管理算法设计

随着航空航天的数字化发展需求,1553B总线在控制系统中的应用越来越多,为了满足航空航天高可靠性、高安全性的要求,针对一种自主式变结构容错总线控制器硬件容错机制,利用同步、数据交叉链路通信、输出信息表决和系统重构等方法,设计了一种架构统一的嵌入式容错管理控制算法,从而实现总线控制器在可恢复故障情况下的自主式系统重构.试验结果表明所提出的软件算法运行可靠稳定,满足工程应用需求,具有良好的应用前景.     

基于冗余CAN总线的实时通信系统设计

针对航天现场工业环境对通信系统的可靠性有较高的要求,该文提出了基于冗余CAN总线的实时通信系统设计方法,该方法为系统的CAN网络主节点进行节点冗余设计,同时对CAN网络中的每个节点进行总线冗余设计.当主节点出现故障时系统切换到备份主节点工作,当总线出现故障时系统切换到备份总线上工作.该系统制定了统一的通信协议,系统主控模块FPGA对整个CAN网络中的节点进行实时监控,有效提高了系统数据传输的可靠性.     

基于DP/LIN总线的矿用控制系统

针对LIN总线技术应用成本较低、低速通信性能可靠的特点,设计了一种基于DP/LIN总线的矿用控制系统。该系统由DP/LIN通信主机和基于LIN总线的数据采集和输出模块组成,DP/LIN通信主机作为LIN总线通信网络的主节点,实现Profibus-DP总线和LIN总线之间的数据转换;基于LIN总线的数据采集和输出模块作为LIN总线通信网络的从节点,实现监测数据的采集和控制信号的输出。测试和实际应用结果表明,该系统可降低煤矿生产成本,并提高数据采集和控制的灵活性。     

CAN总线在高可用容错系统中的应用

本文设计了一种通信系统,该系统是建立在高可用容错系统下的子系统。通信系统进行了冗余设计,容错系统中单元之间的数据通信,是通过通信总线来实现的。该系统采用的是可靠性较高的CAN总线及接口控制器来实现的,这种总线具有,成本低、传输距离较长、数据传输速率高等多种高可靠高实时性,所应具备的特点。     

基于89C51和SJA1000的CAN通信方法研究

介绍了CAN总线基本原理及通信的基本结构.给出了一种由MCU、总线控制器和CAN控制器构成的通信系统.进行了通信节点的软硬件设计,并对CAN总线系统进行了网络负栽和实时性分析.     

动态可重构总线数据传输管理方法设计与实现

为实现总线多通道数据并发高速传输与容错,解决故障状态下的总线数据动态重构问题,设计一种动态可重构总线数据传输管理方法。采用四体先入先出队列(FIFO)进行数据缓冲存储,利用通道故障状态表,通过4×32矩阵开关数据,传输管理阵列组织与4个FIFO缓冲区及所有有效通道间的数据传输。在8通道系统中的实验结果表明,最高通信速率可达到800 Mb/s,能对7个通道故障进行动态容错。     

1394总线三节点仿真设备设计与实现

由于单纯依靠机载环境进行1394总线验证测试不仅成本高、风险大、资源有限,而且具有很大的局限性,所以急需开发相应的地面仿真设备进行总线系统综合化仿真测试。结合1394协议在领域的需求,研发了一种满足1394协议的总线三节点仿真设备,该设备实现控制计算机(CC)、远程节点(RN)、总线监控(BM)、加载维护(LM)一体化设计,集节点数据收发、配置加载、故障注入、通信监控、拓扑显示、远程加载等功能于一体,可用于实验室环境下搭建完整的1394总线通信系统,构建各机载子系统设备之间复杂的互联情况,全面系统地完成总线仿真应用测试,为领域的机载总线应用提供支持与保障。     

基于CAN总线的安全监控系统组成与分析

首先论述了加强安全监控系统性能的必要性,并对CAN总线性能特点进行了简要介绍.监控系统由多个智能节点和上位机组成,智能节点负责现场数据采集,上位机负责实现报警功能.文章给出了系统总体结构以及智能节点的硬件电路图和软件清单,并阐明了节点的构成以及设计中应注意的事项.通过系统仿真测试和分析CAN总线的可靠性及总线占有率,为系统设计提供了参考依据.论证了采用论文给出的基于CAN总线的安全监控系统结构是较好的选择.     

基于CAN总线的变电站综合自动化系统的设计

以CAN总线为通信手段,构成基于现场总线的变电站综合自动化系统;通过对变电站自动化现状的分析,介绍了基于CAN总线的变电站综合自动化系统的底层硬件设计,包括模拟量输入输出智能节点的设计、离散量输入输出智能节点的设计、通信协议转换单元的设计等;并采用组态软件--组态王6.01进行监控界面的设计,实现了与下位机的数据通信及与上位机之间的通信;采用先进的CAN总线技术,降低了成本,实现变电站的无人值班,远方调度通过网管软件能够及时地监控各变电站的电压、电流、功率的变化,断路器、隔离开关的状态,及时地发现和处理故障,实现了变电站的综合自动化.     

一个具有高可用性的动态容错VoD系统

提出了一个在VoD系统中具有高可用性的动态容错算法。针对分布式应用的特点,能对控制节点实现服务器切换的容错,数据服务节点负载均衡分配和故障节点提供服务的恢复。同时按照文章一致性保证机制可以实现媒体服务故障恢复对客户端的透明。通过对系统可用性分析和仿真试验表明,该算法可以有救地提高系统的可用性。     

Linux平台上软件实现的PCIE总线故障注入系统

高端服务器广泛采用PCIE总线作为I/O接口提供网络、存储等服务,PCIE总线故障会严重影响服务器提供可靠的服务.为了测试高端服务器的软硬件系统对PCIE总线故障的容错能力,阐述了基于软件的故障注入思路,设计并实现了基于软件的故障注入系统.经过实验,收集了一些测试数据,验证了故障注入系统的有效性,并分析了实验系统对PCIE总线的容错机制.     

冗余CAN总线远程数据采集系统设计与研究

CAN总线作为现场总线的一种,巳在多个领域得到了广泛的应用和推广.针对各种实时数据采集和传输的需要,设计和实现基于冗余CAN总线网络的远程数据采集传输系统,通过冗余CAN总线网络进行数据交换.采用这种技术很好地解决了总线通信故障问题,提高了通信的可靠性.通过研究远程数据采集器的设计方法、双CAN总线通讯的冗余管理模型,设计了嵌入式冗余CAN总线远程数据采集系统.该系统巳在工程实际中进行了应用,并证明是有效的.     

基于排队论的UM-BUS总线性能建模与评估

UM-BUS总线是一种具有动态容错能力和远程穿透式访问能力的高速串行总线,其性能模型对UM-BUS的综合评估和优化设计具有重要意义。针对UM-BUS总线系统,提出基于排队论的性能评估的模型,该模型定性描述了总线上不同节点之间的数据流关系、数据包到达节点的特征以及在节点处等待处理的特性;定量分析了不同数据包在总线信道传输的最大延迟、最小延迟以及平均延迟。在MATLAB平台上测试了数据包在总线上的等待时间和传输时间。实验结果可以帮助设计者快速分析总线在实际应用系统中的特性并对其进行优化配置,提高总线的使用效率。