船用CAN网络信息交换及监测装置的设计与实现

论文摘要

网络监测系统是随着计算、通信和控制发展起来的新一代控制系统。目前针对网络监测系统的研究已愈来愈受到业内人士的关注,而以具有速度快、可靠性高、可扩展等优点的CAN网络信息交换及监测装置日益受到人们的重视。船用导航CAN网络信息交换及监测装置是集导航信息接收、处理、传输以及显示于一体的导航综合监测装置。CAN网络信息交换及监测装置功能是提供导航系统双冗余CAN网络通讯平台,与各导航设备一起构成导航系统双冗余CAN网络,保证导航信息的可靠传输和信息共享。针对船用导航系统CAN网络化的实施的需要,本文提出了船用CAN网络监测装置系统的总体设计方案,在该方案中,综合导航显控台、各导航传感器及导航设备都挂接CAN总线网络上,利用CAN总线这个开放统一的接口形式可以很好实现各导航设备与舰上其它系统的信息共享,提高整个导航系统的自动化与可靠性。文中具体介绍了CAN网络监测装置系统的设计原则、主要功能、系统组成,对系统进行了CAN网络设计并论证了系统CAN网络化的可行性。此外,论文基于VxWorks的Zinc对应用软件进行设计和实现,并给出CAN网络监测装置系统操作平台功能界面显示实例。针对CAN网络信息交换及监测装置的应用软件,构建了软件测试的环境,设计了软件测试方法,测试结果分析表明本设计满足CAN网络信息交换及监测装置的功能指标要求。课题实现了CAN网络信息交换及监控装置所需完成的收发报文数据、累积报文数据统计、网络信息实时监控、网络状态实时监控、故障报警及导航设备工作状态显示等基本功能,系统运行结果良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 国内外发展状况及存在的问题
• 1.2.1 CAN总线技术在船舶领域的应用
• 1.2.2 CAN总线技术与RS485总线技术的比较
• 1.3 嵌入式操作系统与通用操作系统的比较
• 1.4 本课题主要工作
• 第2章 开发平台及开发软件
• 2.1 开发平台
• 2.2 嵌入式操作系统VxWorks
• 2.3 集成开发环境Tornado
• 2.4 图形界面开发工具Zinc
• 2.4.1 Zinc简介
• 2.4.2 Zinc层次框架
• 2.4.3 Zinc事件模型
• 2.4.4 Zinc应用程序开发
• 2.4.5 Zinc应用程序开发及实现所注意的事项
• 2.5 本章小结
• 第3章 CAN网络信息交换及监测装置的总体设计
• 3.1 系统设计原则
• 3.2 功能设计
• 3.3 系统通讯方式的选择
• 3.3.1 CAN总线技术概述
• 3.3.2 CAN 2.0B标准
• 3.3.3 CAN报文的接收和发送
• 3.4 系统组成
• 3.4.1 系统内部组成
• 3.4.2 系统外部接口关系
• 3.5 系统CAN网络的设计
• 3.5.1 导航系统CAN网络的工作原理
• 3.5.2 双冗余网络
• 3.5.3 基于时分多址（TDMA）的CAN网络实时性解决方案
• 3.5.4 系统CAN网络化可行性分析
• 3.6 系统主要硬件的选择
• 3.6.1 PC/104总线
• 3.6.2 SBS CSD卡
• 3.6.3 KVM切换器
• 3.7 本章小结
• 第4章 CAN网络信息交换及监测装置的软件设计
• 4.1 软件运行环境
• 4.2 软件性能要求
• 4.3 软件设计
• 4.3.1 接口信息通讯模块设计
• 4.3.2 网络信息统计模块设计
• 4.3.3 导航报文信息检查及信息提取模块设计
• 4.3.4 网络监测及故障诊断模块设计
• 4.3.5 人机交互处理模块设计
• 4.3.6 系统软件主体
• 4.4 本章小结
• 第5章 CAN网络信息交换及监测装置的功能实现及性能测试
• 5.1 测试工具
• 5.1.1 ZGLCANTest-PCI9810
• 5.1.2 UART-CAN转换器
• 5.2 测试结果及分析
• 5.2.1 模拟导航设备发送报文信息功能测试
• 5.2.2 网络工作状态的监控功能测试
• 5.2.3 同时收发报文功能测试
• 5.2.4 主界面功能测试
• 5.2.5 各子界面功能测试
• 5.2.6 软件工作稳定性测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 部分程序代码