文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
CGSE控制系统CAN通信分析与设计
姓名:何玉
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:杨煜普
20080101
上海交通大学硕士学位论文
CGSE 控制系统 CAN 通信分析与设计
摘要
本文主要研究 CGSE(AMS 超低温地面支持系统)控制系统中 CAN 通信的
分析与设计工作,包括:通信系统组合架构设计、通信系统具体模块设计和实现、
数据传输和封装协议、数据操作和备份系统、底层驱动程序设计和实现等。CGSE
的硬件系统使用西门子 S7-400H 冗余 PLC 作为控制器,通过 Profibus 现场总线
网络构架分布式的数据采集系统,上位机与控制器 DP 口的通信通过西门子
CP5613A2 卡实现;通信接口系统中,采用运行 Linux 的 PC 外挂 EPP-CAN Box、
内插以太网卡的方式,将 CAN 与异构网络互联。系统的软件设计在原
有的基于 FEP 的 CAN 总线和以太网通信软件的基础上增加了诸多功能,包括
CGSE 通信系统中,利用 Visual C++ MFC 架构设计客户端应用程序和 ActiveX
二次开发组件,使用 Socket 开发基于 TCP 连接的网络通信程序,在 Linux 环境
下开发 CAN-Bus 与的通信模块和底层驱动程序。
通信系统的工作主要包括:通信协议和数据格式的转换,Linux 底层设备驱
动的设计,跨平台的套接字应用,通信模块的划分与整合等。通信协议主要涉及
到系统的稳定性和兼容性,在保证顺利传输的情况下保留扩展功能,为其他子系
统共享信道创造了条件。数据格式依赖于通信协议的实现,本系统中采用了 CAN
总线和以太网两种通信方式,对它们设计了不同的数据封装格式。底层驱动开发
主要依赖于通信接口和硬件平台,并融合了 Linux 操作系统的特性,本系统在固
化的 Linux 驱动模式的基础上实现驱动程序与硬件平台的接口,以及与上层应用
软件的接口。FEP 通信软件采用了套接字来实现网络传输和本地进程通信,本系
统将本地进程通信的方式更改为效率更高的命名管道,并保留了 FEP 中套接字
网络传输的功能,实现了跨越不同操作系统平台和软件结构的以太网通信。由于
系统的功能众多,规模庞大,必须划分成不同功能的模块,并将它们有序地整合,
组成一个完整的通信程序。
除外,本系统还实现了诸多附加功能,如用户操作界面、数据备份功能和扩
展开发接口。系统中的主控计算机为用户提供了良好的操作界面,方便使用。数
据备份功能涉及到后台数据库操作,考虑到平台硬件和操作系统特性,系统没有
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采用 DBMS,而是直接读写数据库文件。系统还提供了可扩展组件,以便二次开
发,增加了系统灵活性。
试验结果表明本文通信接口设计方案具有较高的稳定性和可靠性,易于维
护。
关键词 AMS02-CAN 总线,EPP-CAN 接口,CANfep 接口,CAB_Master 模
块,CAB_Slave 模块
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Analysis and Design of munication in
CGSE Control System
Abstract
This paper focuses on the design and implementation of data transportation and
communication in CGSE Control System, munication system architecture design,
module design and implementation munication system, data exchange design and protocol
encasement, data demonstration and backup system, driver model design and implementation.
Hardware design of the system—Siemens S7-400H redundant PLC is applied as the controller,
with distributed signal-collecting stations cascaded through work, and the
communication between PLC and IPC is realized through Siemens CP5