一種基於can總線的即插即用系統及其設計方法
2023-08-09 09:27:51
專利名稱：一種基於can總線的即插即用系統及其設計方法
技術領域：
本發明涉及空間技術，具體說就是一種基於CAN總線的即插即用系統及其設計方法。
背景技術：
數據總線分為串行、並行兩大類。並行總線傳輸速度快，但是同步困難，接口相對複雜，一般用於設備內的簡單數據傳輸，而不用作系統總線；串行總線一般接口較簡單且適用於在距離較遠的分系統間進行數據交換，因此在飛行器上應用較廣。目前在飛行器領域較常用的總線有 MIL-STD-1553B、Spaceffire, RS-485、CAN 等。MIL-STD-1553B 於 1978 年由美國軍方提出，作為美國空軍電子分系統聯網的標準總線。1553B總線是一種中央集權式的串行總線，其組成包括一個總線控制器，負責總線調度、管理；若干(最多31個)遠置終端，用於連接有效載荷進行數據通信。它的總線傳輸速率為IMb/s，總線傳錯字差錯率小於10'可以通過奇偶校驗的方式進行錯誤檢測，具有很高的穩定性和可靠性，因此在航空航天中有著廣泛的應用。不過1553B總線價格昂貴，功耗較大，傳輸匹配嚴格(需要用匹配率禹合器)，連線要求較高。SpaceWire總線是歐洲空間局(ESA)為航天應用而設計的一種高速、可升級、低功耗、低成本的串行總線。它是一種全雙工點對點通信或通過路由開關形成大的通信網絡的總線。該總線通信速率可達lGb/s，支持高級協議，有非常靈活的拓撲結構，容錯能力較強，具有很好的性能與可靠性。SpaceWire總線協議相對簡單，實現起來不太複雜，連線少，易於控制，因此開發相對簡單，適用於較高級任務(特別是有高速數據傳輸要求)的飛行器系統。RS-485標準由美國電子工業協會於1983年制定並發布，是RS-232標準的改進和擴展。RS-485結構簡單，通信速率較高，傳輸距離遠。在各個行業的數據通信、計算機網絡以及工業上的分布式控制系統中，基於RS-485總線的通信方法得到了廣泛的應用。但是，RS-485固有的一些缺點使得它只能應用在要求不太高的簡單飛行器系統中RS-485總線採用主從式結構，除控制節點外的其餘節點只能在控制節點的查詢下工作，因此效率很低，對較複雜任務的飛行器，不能滿足數據總線實時性的要求；RS_485標準只對電氣特性做出了規定，而不涉及接插件、電纜、通信協議，因此RS-485並不是完整的標準總線，這會增加飛行器的研製負擔，同時增大了風險性；RS-485若使用不當，會出現諸如噪聲幹擾、總線衝突、通信電路失控、誤碼率高等問題，並且它也沒有錯誤檢測機制，一旦主節點出現故障，整個系統會癱瘓。CAN總線是上個世紀80年代初德國博世公司為解決現代汽車中眾多測控儀器間的數據通信而開發的網絡通信協議。CAN總線具有以下特點可靠性高，其剩餘錯誤概率為10_n量級；多主局部網絡結構，任何節點都可以主動發送，省去了主從結構需要的查詢工作，提高了總線的利用效率，滿足小衛星系統的實時性要求，同時某節點的故障不會影響其餘節點，且採用無損結構的逐位仲裁，提高了系統的可靠性；傳輸速率較高(IMb/s)，網上節點個數不受限制，實際可達110個；CAN協議廢除了傳統的站地址編碼，採用對通信數據塊進行編碼的方式，最多可定義211或229個不同數據塊，藉助接收濾波可 使不同節點同時接收到相同數據，這對較複雜的飛行器系統很有用；CAN總線採用CRC檢驗方式，提供錯誤處理功能，保證數據通信的可靠性；CAN總線價格相對便宜，開發簡單，有許多成熟的模塊可以使用。目前飛行器設計中使用的總線(1553B、CAN、RS485)都是針對單個飛行任務來實現控制管理和數據傳輸功能，相關協議細節都是依賴於具體任務獨自製定、獨立開發，由於不存在相關標準，設備缺乏兼容性和可重用性的特點，飛行器系統中所有設備也必須根據這寫任務來修改接口的設計(如圖1)，特別是如果各任務總線不同，不但修改這些設備的接口協議，而且要重新設計硬體接口，這無疑增加了開發成本和開發周期，而且由於硬體接口和協議的修改，降低了產品的可靠性。
發明內容
本發明的目的在於提供一種基於CAN總線的即插即用系統及其設計方法。本發明的目的是這樣實現的本發明一種基於CAN總線的即插即用系統，它是由主計算機、即插即用轉換模塊和飛行器設備組成的，主計算機與即插即用轉換模塊之間採用CAN總線，即插即用轉換模塊與飛行器設備之間採用RS422電氣標準。
本發明一種基於CAN總線的即插即用系統的設計方法，步驟如下步驟一主計算機的設計主計算機主要從CAN總線接收即插即用轉換模塊的設備信息，根據接收到的設備信息判斷哪些是新設備，哪些設備已經卸載，保存新設備的設備信息，把新設備信息添加到設備信息表中並對新設備分配必要的設備信息空間，調用新設備的驅動程序，從設備信息表中刪除已經卸載設備，並且釋放卸載設備信息空間，主計算機主要包含一個CPU，CAN總線接口，一個FLASH以及一個SRAM，由於CPU除了完成設備發現和卸載以外，只需要完成一定的數學計算，因此選擇的CPU主頻不必很高，CPU工作頻率在40MHz就可以，FLASH主要保存主電腦程式，主電腦程式主要負責設備發現和卸載，功能比較簡單，程序只有43. 2Kbyte,因此選擇FLASH的大小隻要大於43. 2Kbyte就可以，而FLASH器件的存儲器大小也是標準配置，大小有128K，256K，因此選擇的FLASH為128K ；SRAM主要運行程序和主計算機上電後保存設備信息，程序大小是43. 2Kbyte，根據CAN總線協議規範，CAN總線上最多能連接110個節點，因此，總線上至多能連接110個即插即用轉換模塊，每個即插即用轉換模塊發送給主計算機的設備信息包括設備類型、設備生產國家、生產廠家、設備數據類型等設備參數，一共24個字節，因此主計算機接收到的設備信息為2. 6Kbyte,而SRAM器件的存儲器大小是標準配置，選擇的SRAM大小為1Mbyte，由於在系統運行過程中，有些設備可能已經斷電，或者由於任務的需要，有些設備需要卸載，為了使主計算機能夠及時發現飛行器設備在線情況，主計算機必須周期地通過CAN總線向即插即用轉換模塊發送在線信息請求。根據CAN總線協議規範，CAN總線的最高速率是1Mbps，在數據傳輸過程中，需要考慮數據傳輸的可靠性，因此選擇CAN總線的速率為500Kbps，CAN總線最大110個節點的設備信息數據為2. 6Kbyte,因此傳輸這些數據的時間最少為42. 24毫秒，考慮傳輸過程中保留一定餘量，因此設置主計算機的周期為50毫秒；步驟二 即插即用轉換模塊的設計即插即用模塊主要包括RS422轉換、CPU處理器、DC/DC電源轉換模塊、FPGA處理器、CAN控制器以及必要的SRAM和FLASH，其中DC/DC電源轉換模塊主要把5V電壓轉換為DSP和FPGA所需要的I. 8V和3. 3V電壓，CPU主要完成給設備發送設備/接收信息，給FPGA發送設備信息幀，因此功能比較簡單，CPU工作頻率在IOMHz就可以，FLASH主要保存即插即用模塊程序，即插即用模塊程序主要負責發送/接收設備信息，給FPGA發送數據以及從FPGA中接收數據，功能比較簡單，程序只有12. IKbyte,因此選擇FLASH的大小隻要大於12. IKbyte就可以，而FLASH器件的存儲器大小也是標準配置，大小有128K，256K，因此選擇的FLASH為128K ;SRAM主要運行程序和即插即用模塊接收到的飛行器設備信息，程序大小是12. IKbyte,每個即插即用模塊接一個飛行器設備，每個設備發送的設備信息是24個字節，發送給FPGA的數據每幀也是24個字節，因此即插即用模塊接收到的設備信息為48位元組，而SRAM器件的存儲器大小是標準配置，選擇的SRAM大小為1Mbyte，即插即用模塊必須周期地通過RS422向飛行器設備發送在線信息請求，正常情況下，飛行器設備的數據傳輸率為115. 2kbps,每個飛行器設備發送的信息為24個字節，因此傳輸這些信息的時間最少為2. 3毫秒，考慮傳輸過程中保留一定餘量，因此設置即插即用模塊的周期為5毫秒；步驟三飛行器設備的設計 飛行器設備選用現有的設備，飛輪、陀螺、星敏感器。本發明一種基於CAN總線的即插即用系統及其設計方法，基於CAN總線的即插即用系統能獨立或協助用戶很容易地完成飛行器系統設備的驅動程序的安裝，合理分配系統資源，用標準的格式向系統報告自身所需資源，設備類型及設備功能等；可降低開發費用；用戶可以在系統運行時插拔總線上的飛行器系統設備，不影響系統運行。即插即用(plug-and-play,PnP)是指不需要跳線和軟體配置過程，當系統插入一個即插即用設備時，可以在運行過程中動態的進行檢測和配置的功能。即插即用既是一種設計原理，也是一套系統結構規範。即插即用系統的基本目標是設計標準接口和智能程序使系統在沒有用戶幹預的情況下能自動完成安裝和配置。即插即用系統有許多優點首先，安裝任何外設都是簡單、安全的操作，在即插即用系統中，設備的安裝過程是自動的把設備插入，系統上電，它便開始工作；其次，用戶可以隨時插入或卸下飛行器系統中某設備，連接到系統或從系統上卸下，不需要重新啟動系統或重新配置飛行器系統中設備參數；再次系統能自動確定最優配置，且應用程式自動調整配置以達到最優性能；最後，用戶不必修改擴展卡的跳線。
圖I基於RS522的某設備與導航計算機接口原理圖；圖2即插即用系統示意圖；圖3主計算機的設計原理圖；圖4即插即用接口電路原理圖；圖5飛行器系統設備自主發現過程；圖6飛行器系統設備卸載過程；圖7飛輪接入到系統後PnP不意圖；圖8星敏感器接入到系統後PnP不意圖；圖9 一種基於即插即用的實施方案。
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明作進一步說明。
實施例I :結合圖2-圖9，本發明一種基於CAN總線的即插即用系統，它是由主計算機、即插即用轉換模塊和飛行器設備組成的，其特徵在於主計算機與即插即用轉換模塊之間採用CAN總線，即插即用轉換模塊與飛行器設備之間採用RS422電氣標準。本發明一種基於CAN總線的即插即用系統的設計方法，步驟如下步驟一主計算機的設計主計算機主要從CAN總線接收即插即用轉換模塊的設備信息，根據接收到的設備信息判斷哪些是新設備，哪些設備已經卸載，保存新設備的設備信息，把新設備信息添加到設備信息表中並對新設備分配必要的設備信息空間，調用新設備的驅動程序，從設備信息 表中刪除已經卸載設備，並且釋放卸載設備信息空間，主計算機主要包含一個CPU，CAN總線接口，一個FLASH以及一個SRAM，由於CPU除了完成設備發現和卸載以外，只需要完成一定的數學計算，因此選擇的CPU主頻不必很高，CPU工作頻率在40MHz就可以，FLASH主要保存主電腦程式，主電腦程式主要負責設備發現和卸載，功能比較簡單，程序只有43. 2Kbyte,因此選擇FLASH的大小隻要大於43. 2Kbyte就可以，而FLASH器件的存儲器大小也是標準配置，大小有128K，256K，因此選擇的FLASH為128K ；SRAM主要運行程序和主計算機上電後保存設備信息，程序大小是43. 2Kbyte，根據CAN總線協議規範，CAN總線上最多能連接110個節點，因此，總線上至多能連接110個即插即用轉換模塊，每個即插即用轉換模塊發送給主計算機的設備信息包括設備類型、設備生產國家、生產廠家、設備數據類型等設備參數，一共24個字節，因此主計算機接收到的設備信息為2. 6Kbyte,而SRAM器件的存儲器大小是標準配置，選擇的SRAM大小為1Mbyte，由於在系統運行過程中，有些設備可能已經斷電，或者由於任務的需要，有些設備需要卸載，為了使主計算機能夠及時發現飛行器設備在線情況，主計算機必須周期地通過CAN總線向即插即用轉換模塊發送在線信息請求。根據CAN總線協議規範，CAN總線的最高速率是1Mbps，在數據傳輸過程中，需要考慮數據傳輸的可靠性，因此選擇CAN總線的速率為500Kbps，CAN總線最大110個節點的設備信息數據為2. 6Kbyte,因此傳輸這些數據的時間最少為42. 24毫秒，考慮傳輸過程中保留一定餘量，因此設置主計算機的周期為50毫秒；步驟二 即插即用轉換模塊的設計即插即用模塊主要包括RS422轉換、CPU處理器、DC/DC電源轉換模塊、FPGA處理器、CAN控制器以及必要的SRAM和FLASH，其中DC/DC電源轉換模塊主要把5V電壓轉換為DSP和FPGA所需要的I. 8V和3. 3V電壓，CPU主要完成給設備發送設備/接收信息，給FPGA發送設備信息幀，因此功能比較簡單，CPU工作頻率在IOMHz就可以，FLASH主要保存即插即用模塊程序，即插即用模塊程序主要負責發送/接收設備信息，給FPGA發送數據以及從FPGA中接收數據，功能比較簡單，程序只有12. IKbyte,因此選擇FLASH的大小隻要大於12. IKbyte就可以，而FLASH器件的存儲器大小也是標準配置，大小有128K，256K，因此選擇的FLASH為128K ;SRAM主要運行程序和即插即用模塊接收到的飛行器設備信息，程序大小是12. IKbyte,每個即插即用模塊接一個飛行器設備，每個設備發送的設備信息是24個字節，發送給FPGA的數據每幀也是24個字節，因此即插即用模塊接收到的設備信息為48位元組，而SRAM器件的存儲器大小是標準配置，選擇的SRAM大小為1Mbyte，即插即用模塊必須周期地通過RS422向飛行器設備發送在線信息請求，正常情況下，飛行器設備的數據傳輸率為115. 2kbps，每個飛行器設備發送的信息為24個字節，因此傳輸這些信息的時間最少為2. 3毫秒，考慮傳輸過程中保留一定餘量，因此設置即插即用模塊的周期為5毫秒；步驟三飛行器設備的設計飛行器設備選用現有的設備，飛輪、陀螺、星敏感器。實施例2 :即插即用系統的工作過程如下飛行器系統設備上電過程I、即插即用模塊周期地給飛行器系統設備發送初始化請求幀信息，並接收到飛行器系統設備發送的初始化應答幀；2、立即判斷有飛行器系統設備接入到系統中，即插即用模塊在狀態線中產生一個高電平的脈衝
3、主計算機檢測到系統中有飛行器系統設備接入，檢測數據線中是否空閒；4、如果數據線不空閒繼續等待，直到數據線空閒為止5、如果數據線空閒，立刻向即插即用模塊發送初始化信息幀；6、即插即用模塊接收到初始化請求幀後向星載計算機發送初始化應答幀，該應答幀中包含了飛行器系統設備的信息7、主計算機接收到即插即用模塊的初始化信息幀後，判斷該飛行器系統設備是否是新設備，如果是新設備，確認該設備的初始化信息，給該飛行器系統設備分配必要的信息空間8、如果該飛行器系統設備是舊信息，確認該飛行器系統設備與哪個舊設備對用，然後對系統的信息重新更新；9、並自主地調用API函數給該飛行器系統設備，並且根據新接入的飛行器系統設備重新調度導航算法。飛行器系統設備斷電I、即插即用模塊周期地給飛行器系統設備發送初始化請求幀信息，沒有接收到飛行器系統設備發送的初始化應答幀；2、判斷系統中的飛行器系統設備已經斷電，即插即用模塊在狀態線中產生一個高電平的脈衝；3、主計算機檢測到系統中有設備更新，檢測數據線中是否空閒；4、如果數據線不空閒繼續等待，直到數據線空閒為止；5、如果數據線空閒，立刻向即插即用模塊發送初始化信息幀6、即插即用模塊接收到初始化請求幀後向星載計算機發送初始化應答幀，該應答幀中包含了飛行器系統設備斷電的信息7、主計算機接收到即插即用模塊的初始化信息幀後，立刻把該飛行器系統設備的信息從信息表中刪除，8、並且根據該設備的信息重新調度導航算法。實施例3 :結合圖2、圖7、圖8，為了進一步驗證設計即插即用接口的可行性，按照即插即用的方案，設計了一個即插即用系統。即插即用系統原理圖，整個系統包括主計算機，即插即用轉換模塊，兩個設備單機(包括飛輪和星敏感器)，其中即插即用轉換模塊與設備單機之間採用RS422電氣標準，即插即用轉換模塊與主計算機之間包括數據線和狀態線，數據線採用CAN電氣標準，狀態線就是一般的1/0，對於主計算機來說，狀態線就是輸入，對於即插即用轉換模塊來說，狀態線是輸出。
①飛輪接入到即插即用系統把飛輪接入到系統中(即圖2中的飛行器設備部分換成了飛輪，如圖7)。DSP通過RS422轉換器周期地給飛輪發送數據請求幀，飛輪接收到數據請求幀後，通過該轉換器返回給DSP，DSP接收到後確認飛輪在線，把接收到的信息發送給FPGA模塊，FPGA模塊接收到數據後按照即插即用協議對數據重新組幀，並在狀態線中產生一個高電平的脈衝，把重新組幀後的數據發送給CAN控制器，CAN控制器接收到數據後，發送到CAN總線上，主計算機通過CAN能接收到了飛輪發送的數據幀，並按照幀格式進行解碼，給飛輪分配必要的空間，並更新主計算機的設備信息，並顯示飛輪信息。②星敏感器接入到即插即用系統首先給飛輪斷電，然後把星敏感器接入到系統中，即圖7中的飛行器設備由飛輪換成了星敏感器，如圖8。DSP通過RS422轉換器周期地給星敏感器單機發送數據請求幀，星 敏感器接收到數據請求幀後，通過該轉換器返回給DSP，DSP接收到後確認星敏感器在線，把接收到的信息發送給FPGA模塊，FPGA模塊接收到數據後按照即插即用協議對數據重新組幀，並在狀態線中產生一個高電平的脈衝，把重新組幀後的數據發送給CAN控制器，CAN控制器接收到數據後，發送到CAN總線上，主計算機通過CAN能接收到了星敏感器發送的數據幀，並按照幀格式進行解碼，給星敏感器分配必要的空間，並更新主計算機的設備信息，並顯示星敏感器信息。由於即插即用模塊能夠向主計算機報告飛行器設備在線情況，在線飛行器設備類型及設備功能等，並用標準的格式向主計算機報告以上信息，主計算機通過和即插即用模塊通訊，分別記錄每個飛行器設備所需資源，統一分配各飛行器設備資源，自行尋找並調入設備驅動程序，從而根據在線飛行器設備的情況，自主完成飛行器系統的任務。實施例4 :結合圖11，即插即用接口電路的總體電路如圖。對外接口主要包括+5V的電壓，RS422差分接口，CAN總線接口以及一個I/O狀態線。其中+5V主要給接口電路供電，RS422主要與飛輪連接，CAN總線和I/O狀態線與主計算機連接，用於實現即插即用功能。即插即用接口的內部電路主要包括DSP，DSP使用的SRAM和FLASH，FPGA, RS422轉換器，以及相應的電源轉換DC/DC模塊。由於DSP輸入電壓是3. 3V和I. 8V，FPGA的輸入電壓是3. 3V，DC/DC模塊主要是把+5V的電壓轉換為3. 3V和I. 8V，給DSP、FPGA、SRAM、FLASH以及RS422轉換器供電，RS422轉換器用於把DSP輸出的TTL電平轉換為標準的RS422差分電平，SRAM用於DSP運行程序，FLASH用於保存DSP斷電後的代碼，CAN控制器主要把FPGA輸出的TTL電平轉換為標準的CAN差分電平特性，電路的核心部分就是FPGA，FPGA用於運行接口的即插即用協議，該協議採用VHDL語言編寫。圖11是一種基於即插即用接口電路的實施方案，其中DC/DC轉換主要採用LT1086器件，DSP器件採用TI公司的TMS320VC33晶片，該晶片是32位的浮點器件，程序SRAM採用Is611v512616，該晶片是16位的存儲器，因此需要用到兩片，分別為高16位和低16位，RS422器件採用82C52晶片，FLASH器件採用AT49BV162A，該晶片是16位的存儲器，因此需要用到兩片，分別為高16位和低16位，CAN控制器採用SJA1000，RS422轉換模塊採用82C52, FPGA器件採用ALTERA公司的EP2C8Q208I8晶片，EP2C8Q208I 8晶片的配置文件放置到EPCS4器件中，FPGA運行的協議分為兩層，分別是數據鏈路層、傳輸層，即插即用模塊採用了 CAN總線進行數據通信，因此協議的物理層與CAN總線通信的物理層一致，因此，該層可以參考CAN總線通信的說明。實施例5 :由於目前飛行器總線的相關協議細節都是依賴於具體任務獨自製定、獨立開發，由於不存在相關標準，設備缺乏兼容性和可重用性的特點，飛行器系統中所有設備也必須根據這些任務來修改接口的設計，特別是如果各任務總線不同，不但修改飛行器系統中所有設備接口協議，而且要重新設計硬體接口，這極大地增加了開發成本、延長了開發周期，並且很難保證產品的有效質量管理，甚至在相對獨立的單個開發組織中，負責分任務的各個不同部門之間由於缺乏標準的協議作為參 考，在互相明確任務分工、接口細節方面也很難快速制定出完善的協議及接口標準。例如實際情況中經常發生對協議及接口定義的理解發生偏差，並將偏差引入設計。導致在系統集成時發現問題、解決問題，嚴重的影響了整體項目開發進度、增加了項目完成的成本及風險。具備即插即用功能的飛行器系統中所有設備相對傳統的固定硬體模式具有更好的靈活性和可擴展性，通過在具備即插即用功能的綜合電子平臺上簡單地「插入」這些功能的星敏感器，就可以在短時間內實現飛行器系統的總裝集成。
權利要求
1.一種基於CAN總線的即插即用系統，它是由主計算機、即插即用轉換模塊和飛行器設備組成的，其特徵在於主計算機與即插即用轉換模塊之間採用CAN總線，即插即用轉換模塊與飛行器設備之間採用RS422電氣標準。
2.一種如權利要求I所述的基於CAN總線的即插即用系統的設計方法，其特徵在於步驟如下 步驟ー主計算機的設計 主計算機主要從CAN總線接收即插即用轉換模塊的設備信息，根據接收到的設備信息判斷哪些是新設備，哪些設備已經卸載，保存新設備的設備信息，把新設備信息添加到設備信息表中並對新設備分配必要的設備信息空間，調用新設備的驅動程序，從設備信息表中刪除已經卸載設備，並且釋放卸載設備信息空間，主計算機主要包含ー個CPU，CAN總線接ロ，ー個FLASH以及ー個SRAM，由於CPU除了完成設備發現和卸載以外，只需要完成一定的數學計算，因此選擇的CPU主頻不必很高，CPU工作頻率在40MHz就可以，FLASH主要保存主電腦程式，主電腦程式主要負責設備發現和卸載，功能比較簡單，程序只有43. 2Kbyte,因此選擇FLASH的大小隻要大於43. 2Kbyte就可以，而FLASH器件的存儲器大小也是標準配置，大小有128K，256K，因此選擇的FLASH為128K ;SRAM主要運行程序和主計算機上電後保存設備信息，程序大小是43. 2Kbyte，根據CAN總線協議規範，CAN總線上最多能連接.110個節點，因此，總線上至多能連接110個即插即用轉換模塊，每個即插即用轉換模塊發送給主計算機的設備信息包括設備類型、設備生產國家、生產廠家、設備數據類型等設備參數，一共24個字節，因此主計算機接收到的設備信息為2. 6Kbyte,而SRAM器件的存儲器大小是標準配置，選擇的SRAM大小為1Mbyte，由於在系統運行過程中，有些設備可能已經斷電，或者由於任務的需要，有些設備需要卸載，為了使主計算機能夠及時發現飛行器設備在線情況，主計算機必須周期地通過CAN總線向即插即用轉換模塊發送在線信息請求，根據CAN總線協議規範，CAN總線的最高速率是1Mbps，在數據傳輸過程中，需要考慮數據傳輸的可靠性，因此選擇CAN總線的速率為500Kbps，CAN總線最大110個節點的設備信息數據為.2.6Kbyte,因此傳輸這些數據的時間最少為42. 24毫秒，考慮傳輸過程中保留一定餘量，因此設置主計算機的周期為50毫秒； 步驟ニ 即插即用轉換模塊的設計 即插即用模塊主要包括RS422轉換、CPU處理器、DC/DC電源轉換模塊、FPGA處理器、CAN控制器以及必要的SRAM和FLASH，其中DC/DC電源轉換模塊主要把5V電壓轉換為DSP和FPGA所需要的I. 8V和3. 3V電壓，CPU主要完成給設備發送設備/接收信息，給FPGA發送設備信息幀，因此功能比較簡單，CPU工作頻率在IOMHz就可以，FLASH主要保存即插即用模塊程序，即插即用模塊程序主要負責發送/接收設備信息，給FPGA發送數據以及從FPGA中接收數據，功能比較簡單，程序只有12. IKbyte,因此選擇FLASH的大小隻要大於.12.IKbyte就可以，而FLASH器件的存儲器大小也是標準配置，大小有128K，256K，因此選擇的FLASH為128Κ ;SRAM主要運行程序和即插即用模塊接收到的飛行器設備信息，程序大小是12. IKbyte,每個即插即用模塊接一個飛行器設備，每個設備發送的設備信息是24個字節，發送給FPGA的數據每幀也是24個字節，因此即插即用模塊接收到的設備信息為48位元組，而SRAM器件的存儲器大小是標準配置，選擇的SRAM大小為1Mbyte，即插即用模塊必須周期地通過RS422向飛行器設備發送在線信息請求，正常情況下，飛行器設備的數據傳輸率為115. 2kbps，每個飛行器設備發送的信息為24個字節，因此傳輸這些信息的時間最少為2. 3毫秒，考慮傳輸過程中保留一定餘量，因此設置即插即用模塊的周期為5毫秒；步驟三飛行器設備的設計 飛行器設備選用現有的設備，飛輪、陀螺、星敏感器。
全文摘要
本發明提供一種基於CAN總線的即插即用系統及其設計方法。它是由主計算機、即插即用轉換模塊和飛行器設備組成的，主計算機與即插即用轉換模塊之間採用CAN總線，即插即用轉換模塊與飛行器設備之間採用RS422電氣標準。設置主計算機的周期為50毫秒，即插即用轉換模塊主要包括RS422轉換、CPU處理器、DC/DC電源轉換模塊、FPGA處理器、CAN控制器，飛行器設備的數據傳輸率為115.2kbps，每個飛行器設備發送的信息為24個字節，設置即插即用模塊的周期為5毫秒。本發明即插即用系統安裝任何外設都是簡單、安全的操作，在即插即用系統中，設備的安裝過程是自動的，不需要重新啟動系統或重新配置飛行器系統中設備參數。
文檔編號G06F13/40GK102662904SQ20121010902
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月6日 優先權日2012年4月6日
發明者奚伯齊, 李葆華, 王常虹, 陳希軍 申請人:哈爾濱工業大學