基于ARM的CAN与ARINC429总线网关的实现

论文摘要

CAN总线作为最有前途的现场总线之一,其应用范围已逐渐扩展到航空领域,并有望作为次级总线与目前的航空总线互连组网。ARINC429总线则是航空领域比较常用的航空总线之一,很多航空电子设备都采用此总线。解决好CAN总线与ARINC429总线的互连问题,必将能够使CAN总线在航空领域得到更广泛的应用。本文的工作就是为解决这一总线互连问题而开发出总线网关系统,即CAN-ARINC429网关。随着嵌入式技术的飞速发展,嵌入式系统的成本低、体积小、稳定性好等众多优点使其应用领域越来越广。本课题将嵌入式技术应用到CAN-ARINC429网关系统开发中,采用比较有影响力的嵌入式处理器ARM作为网关系统的核心,开发了网关系统的硬件部分和软件部分。本文着重讨论了CAN-ARINC429网关系统设计的三大部分:硬件设计、控制软件设计和用户软件设计。硬件设计部分完成了CAN和ARINC429的总线数据收发电路设计,以及ARM处理器分别与CAN总线控制器和ARINC429总线协议芯片的接口电路设计。控制软件部分是在Linux平台下开发的,因此本文控制软件部分首先研究并实现了Linux平台下ARM编译系统的建立,其后的程序启动代码和总线数据交换设计是控制软件的关键部分,CAN总线和ARINC429总线的数据收发程序设计在本文的控制软件部分中也都有详细讨论。本文还开发了基于Windows平台的用户软件,该用户软件是为提高CAN-ARINC429网关的通用性而设计,具有网关工作方式设置和功能测试等功能。在给出对CAN-ARINC429网关的测试报告后,本文对课题的研究工作进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的研究背景及意义
• 1.2.1 CAN 总线
• 1.2.2 ARINC429 总线
• 1.2.3 网关实现意义
• 1.3 基于嵌入式系统开发的背景
• 1.4 网关设计重点与主要工作
• 第二章 CAN 和ARINC429 总线原理
• 2.1 CAN 总线原理
• 2.1.1 CAN 总线电气特性
• 2.1.2 CAN 报文
• 2.1.3 CAN 总线通讯
• 2.2 ARINC429 总线技术规范
• 2.2.1 ARINC429 总线电气特性
• 2.2.2 ARINC429 数据字格式
• 2.2.3 ARINC429 总线通讯
• 2.3 本章小结
• 第三章 CAN-ARINC429 网关系统总体方案与硬件设计
• 3.1 系统总体方案
• 3.1.1 核心硬件选择
• 3.1.2 系统总体结构
• 3.2 系统硬件设计
• 3.2.1 CAN 总线收发电路设计
• 3.2.2 ARINC429 总线收发电路设计
• 3.2.3 ARM 控制电路设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 网关控制软件设计
• 4.1 基于Linux 操作系统的嵌入式开发环境构建
• 4.1.1 Linux 介绍
• 4.1.2 Linux 平台嵌入式开发工具链
• 4.2 网关系统控制程序设计
• 4.2.1 软件管理及程序编译
• 4.2.2 启动代码设计
• 4.2.3 主程序总体设计
• 4.2.4 CAN 总线通讯程序设计
• 4.2.5 ARINC429 总线通讯程序设计
• 4.2.6 总线数据交换程序设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于Windows 平台的网关用户软件设计
• 5.1 Visual C++开发环境
• 5.2 网关用户软件功能与界面设计
• 5.3 用户软件与网关系统的通讯协议设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 网关系统测试与总结
• 6.1 网关系统测试
• 6.1.1 测试平台构成
• 6.1.2 网关系统测试结果
• 6.2 工作总结及展望
• 6.2.1 全文工作总结
• 6.2.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文