首页资源分类嵌入式开发其它 > 制器在舰船组合导航系统中的应用

制器在舰船组合导航系统中的应用

已有 460221个资源

下载专区


TI最新应用解决方案

工业电子 汽车电子 个人消费电子

上传者其他资源

文档信息举报收藏

标    签: c8051f063can

分    享:

文档简介

制器在舰船组合导航系统中的应用

文档预览

维普资讯 http://www.cqvip.com 第 36卷 第 5期  2007年 1O月  船 海 工 程  SHIP&OCEAN ENGINEERING  文 章 编 号 :1671 7953(2007)05—0089 04  Vo1.36  No.5  Oct.2007  C8 0 5 1 F0 6 3的 CAN 控 制 器 在 舰船 组 合  导航 系统 中的应 用  贾玉柱 ,高敬 东 ,周永余 ,陈永冰  (海军x-程 大学 电气与信息工程 学院 ,武汉 430033)  摘 要 :介绍 C8051F063单片机 的结构 、性 能特 点 ;基于 CAN控制器的结构和使 用方 法设 计舰船组合 导  航系统 中的 CAN 总线 ,对该 CAN总线节点 中的 RS232C-CAN转换 器进 行实现 ,并通过通信实验验证该设 计  的正 确 性 。  关键词 :CAN;现场 总线 ;组 合导航 ;JTAG  中图分类号 :U666.11  文献标识码 :A  A pplication of CA N controller based on C805 1F063 in ship’S  integrated navigation system   JIA Yu-Zhu,GAO Jing-Dong,ZHOU Yong-Yu,CHEN Yong-Bing  (School of Electric and Information Engineering,Naval University of Engineering,W uhan 430033,China)  Abstract:This paper introduced the configuration and capability of C8051F063 m onolithic processor.The  authors explained the design of CAN Bus in warship’S integrated navigation system ,the im plem ent of hard—  ware and software of the RS232C-CAN converter in CAN Bus node. The design was proved to be right by  comm unication experim ent.  Key words:CAN field bus;integrated navigation;JTAG  传统 的组 合 导 航 系 统 一 般 是 通 过 RS232C/  RS422A接 口来构 成一个 一 主多 从 的集 中控 制式  系统 。从 布线 角度 讲 ,传 统 的 大多 采 用 点 对 点 的  单一 通信方 式 ,相互 之 间少 有联 系 ,这 样必 然需 要  庞 大的布线 系统 ,占用 了舰 船上 宝贵 空 间 ,产生 大  量 的电磁 干扰 ;从 信 息共享 的角 度讲 ,由于组合 导  航 系统所包 含 的仪 器 越 来 越 多 ,传 统 的要 达 到 信  息共享和各子系统 的信息实时性要求 ,就必须配  置高性能的计算机 ,信 息通信 占用 了大量 的计算  机 资源 ,而 且主机 一 旦 出现故 障 ,整个 系统将 处 于  瘫痪 状态 。为解 决 这 些 问题 ,导航 信 息 必 须 能 够  在少 有连线 的公 共 线 路 上进 行 传 播 ,并 且 为 了 满  足 各子系 统 的实时 性 要 求 ,数 据交 换 网必 须基 于  优先 权 竞 争 的 模 式 ,且 具 有 较 高 的 通 信 速 率 。  CAN总线的特点可 以很好的解决 上述 问题 。独  收 稿 日期 :2007~03 08  修 回 日期 :2007~03 15  作 者 简 介 :贾 玉 柱 (1977一 ),男 ,硕 士研 究 生 。  立 的 CAN 控 制 芯 片 需 要外 接 一 个 微 处 理 器 ,接  受外 部 CPU 的控 制 才 能 运行 。如果 微 处 理器 内  带有 CAN 控 制 器 ,那 么 无 疑会 大 大 简化 系统 的  硬 件 设 计 ,系 统 的 可 靠 性 也 有 很 大 的 提 高 。  C8051F063单 片机就 整 合 了 CAN 控 制 器 。本 文  讨论 了 C8051F063单 片 机 的特 点 及 其 在 舰 船 组  合 导航系 统 中的应用 。  1  C8051F063单 片机 及 其 CAN 控  制 器  Silicon Laboratories公 司 出 品 的 C8051F063[  单片机是 完全集成 的混合 信号 系统 级芯 片 (SOC),  具有与 MCS-51完 全 兼容 的指 令 内核 。该单 片 机  采用 流水 线处理 (pipe line)技术 ,不再 区分 时钟 周  期和机器周期 ,能在执行指令期间预处理下一条  指令 ,提 高了 指令执 行效率 ,可 达到 25MIPS的处  理速 度 。C8051F063单 片机具 备控 制系 统所需 的  模拟 和数 字 外 设 ,包 括 看 门狗 、ADC、DAC、电 压  比较 器 、电压基 准 输 出 、定 时 器 、PW M、定 时 器 捕  89  维普资讯 http://www.cqvip.com C8051F063的 CAN控制器在舰船组合导航 系统 中的应用——贾玉柱 ,高敬 东.周永余 ,陈永冰  捉 和方 波 输 出 等 ,并 具 备 多 种 总 线 接 [],包 括  CAN、UART、SPI以及 SMBUS(与 I C兼 容 )总  线 。该 单片机 采用 FlashROM 技术 ,集成 JTAG,  支持在 线编成 。  C8051F063单 片机 中 的 CAN控 制 器 是基 于  Bosch公 司 的 2.0B规 范 ,在 CAN 网络 中进 行 通  信 。它 由 CAN 内核 、消 息存 储 器 、消息 处理 器 和  控 制寄存 器组 成 。其 结构 见图 2。  化 ,为今 后系统 升级 提供 便 利 条 件 。任何 仪 器 既  可作 为主机 也可 作 为从 机 ,完 全 实 现 了导 航信 息  的共享 。  基 于 CAN 的舰船组 合导航 系统 结构见 图 3。  CA  N 控制器内核核卜I __[I  一一  辇对 RA象M  寄存器  消息处理器  中断  时 钟  C IP.  51  M CU  图 3 舰 船 组 合 导 航 系 统 结构 图  2.2 硬件 实现  RS232C CAN 转换 器的硬件 结构 见图 4。  图 2  CAN 控 制 器 结 构 图  CAN 内核 的功 能是 收发移 位 、消 息 的串并 行  转换 以及 与 数 据 发 送 和接 收 滤 波有 关 的 协议 任  务 。消息 存储 器 可 以存储 32个 消息 对 象 。这 些  消息 对 象可 以在 CAN 网络 中被接 受 和发 送 。消  图 4  RS232C-CA N 转换 器硬 件 结 构 图  息处 理 器 和 控 制 寄 存 器 的 作 用 是 建 立 CIP一  51MCU 和 CAN 控制 器之 间 的联 系 。CAN 控 制  器 中的 CAN Control Register、CAN Test Regis—  ter和 CAN Status Register能 被 CIP一51的特 殊  功能 寄存器 直接 或 间接 访 问 ,其他 的寄 存 器 必须  通过 问接索 引 的方 法来访 问 。这种设 计增加 了系  统带 宽 ,CAN控 制器 可 自行 收 发 数据 ,而不 占用  CIP一51MCU 的资源 ,同 时还 叮减 少 CIP一51MCU  和 CAN 控制器 之 间的干扰 。  2  系统 的 CAN 总 线设 计  2.1  系统设 计  系统 巾 每 个 导 航 仪 器 都 是 通 过 RS232C—  CAN转 换器 与 CAN 总线 j相 连 ,从 而构 成 _ r各  个 CAN节点 。位 于各 节点 中的 RS232C—CAN 转  换 器硬 件 结 构 是 完 全 一 样 的 ,只 是 其 中 C8051  F063的 CAN控 制器 配置参 数稍 有不 同 。  该 系统 各 仪 器 之 问 的联 接 统 一 而 且 大 为 简  转换 器 由光 电隔 离 电路 、C8051F063单 片机  电路 、数码 显 示 电路 和 CAN 总线驱 动 电路组 成 。  舰船 的导航 信 息 经 过 导 航 仪 器 自身 的 RS232接  口发 送 到 RS232C—CAN转 换 器 ]的 6N137光 电  隔离 电路 1。光 电隔 离 电路 1对 转 换 器和 导航 仪  器 之 间实现 了 电器 隔离 ,起到保 护作 用 ,同时也减  少 干扰 。MAX232器 件起 到 TTL和 RS232电平  转 换 的作用 。C8051F063单片机是转 换器 核心器  件 ,起 到 调 度 作 用 。导 航 信 息 通 过 单 片 机 的  UART 进入 单 片 机 ,经 过 程序 的处 理 ,以报 文 的  形 式 ,存 储 到 CAN 控制 器 中 ,自行 发送 。数 码 显  示 电路 可 以校验数 据 的正确性 以及转 换器 的工作  状 态 。发 出 的 报 文 ,经 过 光 电 隔 离 电 路 2送 到  CAN 总 线 驱 动 电 路 。它 主 要 由 82C250组 成 。  其 主要特 性 为 :与 IS()11898标 准 完 全兼 容 ;高 速  率 (可达 1 Mb/s);抵抗 瞬问 干扰 ,保 护总线 ;总线  与 电 源 及地 之 间 的 短 路 保 护 ;总 线 至 少 可 连 接  11O个节点。含有航 向信息的报文经过 82C250  90  维普资讯 http://www.cqvip.com C8051F063的 CAN控制 器在舰船组合 导航 系统中的应用—— 贾玉柱 ,高敬东 ,周永余 ,陈永冰  送 到总线 上 ,与 其 它导 航 仪 器 进行 信 息 共 享 。 因  报文 中有 仲裁 的信息 ,优 先级 高的将会 赢 得 总线 ,  其 它的转 换器 处 于接 收状 态 。关 于信息 的接 收是  如上 所述 信息 发送 的逆 过程 。  2.3 软 件实现  软 件 设计 由 Silicon Laboratories IDE(inte—  grated development envrionment)来完 成 ,所 用语  言是 C。该 软 件 针 对 C8051F系列 单 片 机 ,为 设  计 者提 供 了 所 有 的 开 发 和 测 试 工 具 。因 C8051  F063单 片机支 持 JTAG技术 ,编 制好 的软件 可直  接 下载 到 目标 板 。主 程序 主要 由 CAN 总 线数 据  的收 发 、数码 显示 控制 、数 据 帧解 析 三 部 分构 成 ,  完成数 据 的处 理 和 收 发 ,中 断程 序 负 责 数 据 的采  集 ,程 序流程 图见 图 5。  0x01,以此类 推 。但 也 要 考 虑不 同节 点 信息 发 送  的频率 ,若频 率 和优先 级都很 高 ,此信息 就会 霸 占  CAN总线 ,影响其它信息的传输。CAN控制器  中 的可 存储 32个 消息对 象 ,而每个 消息 对象 可存  储 8字 节 的信息 ,能够 完 全 满 足导 航 信 息 传输 的  需 要 。对 于 不 用 的 消 息 对 象 ,可 以 用 Message  Valid X Register进行屏 蔽 。最后 ,要对 传输波 特  率 进行 设 置 ,这 主要 通 过 Bit Timing Register和  BRP Extension Register分 频 CAN 控 制 器 时 钟  得 到 ,波特率 最 大可 达 1 000 kb/s。  初 始化完成 后 ,把 Init置 0,CAN 控 制器 就可  以正 常 工 作 。根 据 Interrupt Register、New Data  Regist和 Interrupt Pending Register中的 数 据 ,可  以清楚 的知道 ,导航信息接收到或发出没有 ,并且  知道 收到 的信息 放置 在哪个 消息 对象 中。CIP一51  MCU通过消息对象接 口寄存器对收到的导航信  息进行 分 析处理 送 到 UART,以 RS232的模式送  给导航仪器和数码显示 电路。对逆向的导航信息  处理 ,是 以上过 程 的逆过 程 。  4  实 验   图 5 程 序 流 程 图  实验 中 ,在 CAN 总 线 上 连 接 三 个 RS232C-  CAN转 换器 ,模拟 组合 导 航 系 统 CAN 总 线 中的  罗经 节点 、测 深 仪 节点 和 主控 台节 点 。设 定 航 向  信息 的优 先级 高 于深 度 信 息 的优 先 级 ,在 罗 经节  点 和测深 仪节 点分 三 阶段 发 送 航 向 H3641、深度  D0345。第 一 阶段 是 同 时 发 送 航 向和 深 度 信 息 ,  第 二阶段 是关 闭 航 向信 息 发 送 ,第 三 阶段 是 再 打  开航 向信 息发送 。在组合 导航 系统 主控 台节点得  到 的实 验结果见 图 6。  整个 收发程 序 的关 键 点 是对 CAN 控 制 器 中  的 37个 寄存器 进行 合理 的配 置和读 取 。首先 ,要  对 CAN 控 制 器 初 始 化 ,将 CAN 控 制 寄 存 器 的  Init置 1,CAN 正常操 作挂 起 。然 后 ,对消 息对 象  的发送 和接 收进行 初始 化 ,主要 包括 对 IFX Com—  mand M ask、IFX Arbitration X、IFX Comm and  Request的寄存器 配 置 。其 中 IFX Arbitration X  的配 置 决 定 了 CAN 总 线 中信 息 传送 的 优 先 级 。  ID值越 低 ,优 先级越 高 。根据 组 合导 航 系统 结 构  的不 同 ,可进 行 灵 活 的设 置 。比如 若组 合 导 航 系  统 中罗 经 的航 向信 息非 常重 要 ,那 就 可 以把 航 向  信息的 ID设置为 0x01;要是 GPS的位置信息为  主要 的信号 源 ,就 可 以 把 位 置 信 息 的 ID 设 置 为  蹙一 PCo--Terlillal F ̄ulator  :C01.... 口:,c  H  *  {  Pro ̄ile  E _dit  Port ] ̄anager  ind0w  Help  橱 嗣 网 :固  囱  lBrk .  2B  函 coxa,9600,ll'one ̄,8,1,Du董b T 譬l… - 口 x  …   … w  u u  … u  赫 …   一  一  v 一  …   _   4iE3∈4iH3≤4iB3El 蛆 H3 ̄41H364ZH3641H3641H3 ̄41H l  . 掘;皂王舅3E4i基3≤4i鬟 3≤4i冀3《{:冀364王H 3《唾王H3£4工H36皂lH 、  DTR j3《弓=0345:034暑£034S=034S=034S要034S20345:0345:e  RTS 。34暑:0345:034暑£0345:034S=05每弓:0345£0345:034i:《  34弓:034S:034§£0345三034言:034S00345:0345:034S:I  3宅喜:004;:00每-SE0345:034S:03哇52 004S:034三:0345::  3难三:03{5:034喜嚣00唾基:03圣三:03哇5003哇S:03喀三:034暑:I  i34暑:034三二034§£034§£034§=0345∑03唾S:034三:0345:t  i34暑£0345:034§20345: 3345:9345麓 3≤4王H3E42H0£41t-1:  l毫奄ZH3∈{ iH3岳唾王  3《4iH3毫4王基 3S41H3641H3《毒iH3≤4l  }●  -  { ;  图 6 组 合 导 航 系统 主 控 台节 点 接 收 信 息  91  维普资讯 http://www.cqvip.com 第 36卷 第 5期  2007年 1O月  船 海 工 程  SHIP ̄ OCEAN ENGINEERING  文章 编 号 :1671 7953(2007)05—0092 04  Vo1.36  No.5  Oct.2007  简易 电子海 图的实 现算 法 研 究  张 辉 ,赵圣 刚 ,陈永冰 ,滕拥 军。  (1.海 军 工程 大 学 电 气与 信 息 工 程 学 院 ,武 汉 430033;2.海 军 91458部 队 ,海 南 三 亚 572021;  3.海 军 92026部 队 .山 东 荣成 264314)  摘 要:介绍 简易电子海 图海岸线标绘 ,海 图漫游 以及 海图缩放 的基 本实现算法 。提 出通过删 除冗 于数  据和采用适 当的换 图策略 ,提高简易 电子海图的显示速度的算法 ,实现海 图数据的无缝 拼接 ,满足简易电子海  图系统 的显示要求 。  关键词 :电子海 图 ;海图漫游 ;海图缩放 ;冗余数据  中 图分 类 号 :U675.84  文 献标 识 码 :A  Study on the realization algorithm s for the sim ple electronic chart  ZItANG Hui,ZHAO Sheng-gang,CHEN Yong-bing,TENG Yong-jun  (1.School of Electric and Information Engineering,Naval University of Engineering.W uhan 430033。China;  2.Navy 91458 U int,Sanya 572021,China;  3.N avy 92026 U int,Rongcheng 264314,China)  Abstract:The basic realization algorithms for the electronic chart are introduced, such as drawing the  coastline.chart navigation,minifying and enlarging,etc. This paper proposed the realization algorithm for the  simple electronic chart by deleting redundant data and using proper strategy of exchange chart,in order to in  crease the display speed and realize the chart data seam less integration.The simple electronic chart display sys—  tem is satisfied with the display requirement.  Key words:electronic chart;chart navigation;minifying and enlarging;redundant data  电子海图是近 10年来迅速发展并成熟 起来 的  一 项新导航技术 ,逐步发展成 为一种新 型的船舶 导  航与辅助 决 策 系统 ,已广 泛应 用 于商 船 、渔 船 、客  船 、游船 及军舰等各式舰船 。电子海 图按其 国际标  收 稿 日期 :2007—03 08  修 回 日期 :2007—03 l9  作 者 简 介 :张 辉 (1979一),男 ,硕 士 生 。  准可 以分为标准 电子 海图和非标准 电子海 图l _1]。  标 准 电子海 图应 包 括 以下 两 方 面 内容 :电子  海 图显 示与信 息 系统和 电子航海 图。标 准 电子海  图数据 共 分 十八 层 数据 ,主 要包 括 水深 、海 岸 线 、  各 种助航 标志 信息 、危险 物标 、地 名等各 种文字 信  息 ,用户 可 以根 据 当前航行 的需 要 ,选择 显示导 航  信 息  。  和标 准海 图相 对应 的是 非标 准 海 图,与标 准  5  结 束 语  参 考 文 献  通 过 实 验 证 明 ,基 于 C8051F063单 片 机 的  CAN 总线 具有 以下 优 点 :通 信 速 度快 ;可 根据 数  据 的内容确定 优先 级 ,满 足 了系统 的实时性 要求 ;  自动 的错 误界 定 ,简化 了电控单元 对通信 的操 作 ;  组 网 自由 ,扩 展 性 强 ,系统 升 级 方 便 易行 。虽 然  CAN 总线 已在汽 车领域 广泛 的应用 ,可 以预见 在  舰船导航 中也会有广阔的应用。  Eli c8o51o6o 1/2/3 DataSheetEEB/OL2.http://w  .  sh1.COUL cn  sc/sjscdetail.asp? sid一 25,2006—9 24  [2006—10一l5].  [2]Bosch Can User’S OuideEEB/OI ].http://www.sh1.  COUL cn/sjsc sjscdetail.asp? sid 一 25,2006—9—24  [2oo6—10一I52.  [3]史久根 ,张培仁 ,陈真勇.现场 CAN现 场总线系统设  计 技术[M].北京 :国防工业 出版社 ,2004:77—121.  92 

Top_arrow
回到顶部
EEWORLD下载中心所有资源均来自网友分享,如有侵权,请发送举报邮件到客服邮箱bbs_service@eeworld.com.cn 或通过站内短信息或QQ:273568022联系管理员 高进,我们会尽快处理。