1 引言
CAN(Controller Area Network)即控制器区域网,CAN总线是由德国BOSCH公司为实现汽车测量和执行部件之间的数据通讯而设计的、支持分布式控制及实时控制的串行通讯网络。CAN BUS现场总线已由ISO/TC22 技术委员会批准为国际标准IOS11898(通讯速率小于1Mbps)和ISO11519(通讯速率小于125kbps)。CAN总线开始主要应用于自动化电子领域的汽车发动机部件、传感器、抗滑系统等应用中,但随着CAN的应用普及,CAN总线的实时性以及抗干扰能力强等优点也逐步为航天领域所认可。
本文将对CAN总线在航天领域应用情况进行介绍,并在CAN总线和DSP技术研究的基础上,设计了基于CAN总线和DSP的双层数据采集系统。文中将重点介绍双层数据采集系统的结构组成以及CAN总线接口的设计。
2 CAN总线在航天领域的应用状况
CAN总线开始主要应用于自动化电子领域的汽车发动机部件、传感器、抗滑系统等应用中,但随着CAN的应用普及,其应用范围已不局限于汽车行业,正在逐步为航天领域所认可。1995年SSTL(Surrey大学卫星技术公司)将CAN作为星载遥测/遥控信道,随之SSTL开发了基于CAN的分布式解决方案。至今SSTL已经在UoSAT-12,SNAP-1,AISAT-1,UKDMC,NigeriaSAT-1,BilSAT-1 等6颗LEO卫星中应用了CAN总线网络,用于实现星载计算机与其他任务节点之间的通信;ESA在SMART-1上也将CAN作为系统总线和有效载荷总线,实现数据交换和控制命令的传送。
ESA开展的CAN技术研究表明以差分信号传输的高速串行总线用于星载设备之间的数据传输能保证通信的及时性,有利于降低星载设备的功耗,有助于获得低噪声、抗电磁干扰性强、EMI低、信号不受电源开关状态变化影响等优势,具有良好的航天应用前景。随着航天电子技术的发展,航天电子设备综合化程度越来越高,设备之间需要交互的信息量越来越大,CAN总线技术已经开始在航天电子领域得到越来越广泛的运用。
在国内,CAN总线技术已在小卫星中得到了实际的应用。随着航天信息一体化技术的发展,CAN总线将广泛应用于航天器的测量、控制等系统。CAN接口的采用将大大简化了测量系统的电缆网,提高航天器的飞行可靠性。
3 双层数据采集系统的结构及功能
双层数据采集系统的整体结构如图1所示。
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