基于双层CAN总线的声纳数据通信系统设计

基于双层CAN总线的声纳数据通信系统设计

基于双层CAN总线的声纳数据通信系统设计
随着数字式声纳系统的发展，声纳基阵越来越大，系统功能日趋复杂，一部现代声纳
要对几十路甚至几百路的数据进行采集，大容量数据的远距离传输成为声纳设计的重要
课题。以往采用的以太网传输方式为超时重发机制，单点的故障容易扩散，造成整个网
络系统的瘫痪。由于CAN总线传输距离远、速度快，有较强的抗电磁干扰能力，已成为国
际上应用最广的现场总线之一。CAN为多主方式工作，其节点分成不同的优先级，采用非
破坏仲裁技术，报文采用短帧结构，数据出错率极低，节点在错误严重的情况下可自动
关闭输出。本系统利用双层CAN总线实现声纳数据通信，具有突出的可靠性、实时性和灵
活性。

1 设计原理

本数据通信系统要同时对多区域、多单元的数据信息进行传输及管理控制，因此采用分
层、分区域的思想实现通信。系统采用单片机中间控制器作为各采集区域的核心控制器
，实现上下层间的数据交换。采集单元自身具有微控制器和存储器，既可作为系统的重
要组成部分，参与系统功能的实现，也可作为独立单元来完成数据采集功能，即在系统
出现通信等故障的情况下，采集单元仍可以独立实现数据采集功能，并进行数据存储，
提高了系统的可靠性。单片机中间控制器是数据通信的区域控制器，提供上层网络和下
层网络通讯的双接口。一方面通过底层网络(Bot-CAN
Bus)与各个采集单元进行通讯，实现对本区域数据的传输与处理；另一方面通过上层网
络(Top-CAN
Bus)与上位机进行数据通讯，实现上位机对各个采集区域和采集单元的信息采集和控制
。系统结构原理框图如图1所示。
[pic]

2 系统设计

系统主要由上位机、单片机中间控制器PIC18F4580、CAN总线控制器MCP2510、收发器TJ
A1040T、高速光耦HCPL0600、各采集单元等组成。接口包括采集单元的CAN总线