基于CAN总线的船舶通信系统的设计

发布时间：2024-10-16 19:09

　　综合船桥系统(IBS)采用系统设计的方法,将船上各种导航、操作控制和雷达避碰等设备有机地组合,利用计算机、现代控制、信息处理等技术实现船舶航行的自动化,代表了船舶装备现代化发展的趋势和方向。现有船舶电子设备都是以串行接口按照NEMA0183协议进行信息交换,存在传输速率低、线路复杂、节点多、可靠性差的缺点。而现场总线技术(CAN)以其较高的抗干扰能力和较高通信速率弥补了这些不足,已广泛应用到了汽车电子设备,但在船舶数据通信尚未得到很好的应用。本文着重分析和解决这些通信系统中存在的问题和弊端,拟采用现场总线(CAN)进行全新的船舶通信系统设计,并在所参与研发的小型船桥系统上进行试验,所设计的CAN结构的系统具有方便,实用,经济,抗干扰能力强的特点。 论文详细的深入的分析与讨论了CAN总线的技术原理和技术规范,提出与实现了基于CAN总线的船舶数据自动化控制系统的设计。文中分析了船舶数据通信自动化系统的设计需求,着重针对核心控制器从硬件设计和软件设计两方面进行了介绍。在此基础上,采用了dsPIC30F数字信号控制器(DSC)作为控制芯片,设计了核心控制器软硬件。该控制器通过CAN现场总线跟...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 现场总线控制系统的概述与特点
    1.2 现场总线的发展现状与发展趋势
        1.2.1 现场总线的发展现状
        1.2.2 现场总线的发展趋势
    1.3 船舶通信系统的现状以及对我国船舶业的意义
    1.4 现场总线技术在船舶通信系统中的应用
    1.5 本文的研究内容
第2章 CAN 技术规范与NMEA 0183 协议
    2.1 引言
    2.2 CAN 节点的分层结构
    2.3 报文传送及其帧类型
        2.3.1 数据帧
        2.3.2 远程帧
        2.3.3 出错帧
        2.3.4 超载帧
    2.4 错误类型与界定
    2.5 位定时要求
    2.6 NMEA 0183 协议的技术规范
    2.7 本章小结
第3章 CAN 总线与其他总线模块的协议转换
    3.1 概述
    3.2 NMEA 0183(GPS)与CAN 协议转换
    3.3 CAN 总线通过RS232 与PC 机通信
    3.4 CAN 总线与RS485 总线的通信卡的设计
    3.5 本章小结
第4章 通信系统的核心控制系统设计
    4.1 概述
    4.2 系统主要组成及工作原理
        4.2.1 数字方位仪子模块
        4.2.2 数字磁罗经子模块
        4.2.3 GPS 接收机子模块
    4.3 微处理器dsPIC30F 系列微控制器
    4.4 软件开发环境
    4.5 dsPIC30F 系列微控制器CAN 总线模块
        4.5.1 报文接收
        4.5.2 报文溢出
        4.5.3 接收中断
        4.5.4 报文发送
    4.6 CAN 总线接口电路
    4.7 CAN 总线节点设计
    4.8 CAN 总线应用层协议
        4.8.1 CAN 总线标志符的分配
        4.8.2 主节点查询子模块节点
        4.8.3 子节点的定时发送功能
        4.8.4 子节点的数据读取功能
        4.8.5 各功能模块的通信协议
        4.8.6 通信系统的设计流程
    4.9 液晶模块相关设计
    4.10 软件抗干扰的设计
    4.11 CAN 总线防雷设计
    4.12 CAN 总线保护方案
    4.13 本章小结
第5章 系统调试与稳定性测试
    5.1 软件调试
    5.2 上位机接收界面
    5.3 系统调试
    5.4 系统实物图
    5.5 抗瞬态干扰能力的测试
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
致谢
参考文献
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目
详细摘要



本文编号：4007999