基于电源母线的星载CAN总线系统研究

发布时间：2017-08-08 11:15

  本文关键词：基于电源母线的星载CAN总线系统研究

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【摘要】：卫星系统内部对各个载荷的系统管理、数据传输使用的电缆非常复杂,大量的信号线缆不仅增加卫星的重量,导致有效载荷重量占比下降,同时也大大增加了舱内布线集成的工作量。CAN(Controller Area Network)属于现场总线,是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行总线通信网络。CAN协议凭借其可靠、实时、灵活等突出优势,在卫星通信系统中扮演着越来越重要的角色。本文研究了一种以电力线载波通信(PLC)技术为基础的CAN总线系统,用于替代现有星务CAN总线系统。该系统在电源母线长度、噪声干扰、阻抗等方面都模拟了卫星系统的实际情况。本文首先介绍了课题的应用背景及PLC技术的国内外发展现状,对电力线载波通信和CAN总线的主要技术及原理进行了介绍,对所需的相关技术原理进行了分析比较,为接下来的设计提供了充实的理论依据。在此基础上论述了本文耦合电路、FSK调制解调系统、CAN通信模块的详细设计,并进行了仿真测试,最终实现了该系统。本文完成了基于电源母线的星载CAN总线系统的总体设计及验证,该系统采用电力线载波通信的方式来替代传统信号线进行数据传输。实现结果表现,该系统在FSK调制解调的方式下,数据传输速率可达100Kbps。
【关键词】：电力线载波通信 星载 CAN FSK
【学位授予单位】：中国科学院国家空间科学中心
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V443;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 应用背景14-15
• 1.2 PLC国外发展现状15-16
• 1.3 PLC国内发展现状16-17
• 1.4 本课题的目的和意义17
• 1.5 本文的主要结构17-18
• 第二章 电力线载波通信技术和CAN通信技术介绍18-36
• 2.1 电力线载波通信的主要技术18-22
• 2.1.1 扩频通讯（SSC）18-19
• 2.1.2 幅值键控（ASK）19-20
• 2.1.3 频移键控（FSK）20-21
• 2.1.4 相位键控（PSK）21-22
• 2.1.5 三种调制方式的比较22
• 2.2 CAN总线技术22-34
• 2.2.1 CAN协议历史及标准22-24
• 2.2.2 CAN物理层24-29
• 2.2.3 CAN数据链路层29-33
• 2.2.4 CAN总线仲裁与冲突33-34
• 2.2.5 CAN应用层34
• 2.3 本章小结34-36
• 第三章 系统设计方案36-50
• 3.1 总体设计方案36-38
• 3.2 耦合电路38-42
• 3.2.1 耦合电路总体方案概述38-39
• 3.2.2 信道特性及频带需求39-40
• 3.2.3 DC/DC电源变换器组成40-41
• 3.2.4 耦合电路设计41-42
• 3.3 FSK数字调制解调系统方案42-44
• 3.4 CAN总线模块44-48
• 3.4.2 MCU介绍44-45
• 3.4.3 CAN总线数据帧45-46
• 3.4.4 程序设计方案46-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 FSK数字调制解调的设计50-64
• 4.1 工作原理50-54
• 4.1.1 DDS技术简介与工作原理50-52
• 4.1.2 FSK原理52-54
• 4.2 方案设计54-62
• 4.2.1 DDS设计54-55
• 4.2.2 数/模转换器和低通滤波器55
• 4.2.3 解调模块设计55-62
• 4.3 本章小结62-64
• 第五章 基于电源母线的CAN总线系统实现及验证64-78
• 5.1 耦合电路功能测试64-68
• 5.1.1 点对点测试66-67
• 5.1.2 多点网络测试67-68
• 5.2 FSK调制解调系统功能仿真、测试及FPGA实现68-77
• 5.2.1 系统功能仿真68-73
• 5.2.2 系统测试及FPGA实现73-77
• 5.3 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78
• 6.2 展望78-80
• 参考文献80-82
• 致谢82-84
• 攻读硕士期间取得的研究成果84

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本文编号：639695