首页 > 应用 > 测试测量
[导读]摘要:我国的海上疆土非常的辽阔,海洋开发和海洋探测对于我国经济的发展具有深远的意义。海洋资料浮标是海洋环境监测与海洋灾害预报的主要手段之一,具有全天候、长期连续、定点监测的特点。根据海洋维权执法浮标的

摘要:我国的海上疆土非常的辽阔,海洋开发和海洋探测对于我国经济的发展具有深远的意义。海洋资料浮标是海洋环境监测与海洋灾害预报的主要手段之一,具有全天候、长期连续、定点监测的特点。根据海洋维权执法浮标的特点,运用现场总线技术,设计了基于CAN总线的浮标数据采集系统。实验表明,CAN总线的应用为海洋维权执法浮标采集系统提供了一种新的采集方式,组成了一套总线化、模块化、高可维护性的系统。
关键词:通信;CAN总线;海洋浮标;数据采集

    海洋维权执法浮标基于目前的大型海洋资料型浮标安装高清晰度图像采集系统和声学传感器阵列,定点获取关键海域的舰船信息,获取海洋侵权目标、提升全天候探测能力;分别研制基于浮标卫星和飞机卫星的高速数据实时传输系统,结合目标特征数据库,实现对侵权目标的特征识别和研判;综合集成上述传输技术、探测技术和分析研判技术等,在东海特定敏感区域开展维权执法目标探测识别与信息传输技术集成三位一体的信息综合监视示范应用。
    但是,我国目前的海洋资料浮标信息采集系统仍存有许多不足之处:浮标信息采集系统实现对浮标内信息的集成,完成浮标上图像信息、水声信息、水文环境参数信息、浮标体安全参数信息的采集、存储和传输。数据采集处理系统种类多,给使用和维护带来了极大的不便。因此为克服传统浮标采集系统的不足,本文将CAN总线应于海洋维权浮标采集系统,主机和通讯机通过CAN总线相连,CAN总线数据通信具有可靠性、实性及灵活性的特点,因此解决了大型海洋浮标数据采集系统的扩展性差的缺点。浮标系统电气部分分为:电源系统、浮标信息采集系统、水下声阵列信息采集与识别系统、高清图像采集与识别系统、高速卫星通信系统、水文气象传感器和浮标体安全监控传感器。

1 CAN总线原理
    CAN(Controller Area Network)是一种用于实时应用的串行通信协议总线,是应用最广泛的现场总线之一。CAN协议是在1986年由德国BO SCH公司开发的,由于其实时性、高性能、高可靠性等优点,随后也广泛应用于其他领域,如多种控制设备、交通工具、工业自动化、医疗仪器以及建筑、环境控制等。CAN总线的通信介质可以是双绞线,光导纤维或者同轴电缆,传输速率可达1 Mb/s,传输距离可达10 km。其特点概括如下:
    (1)多主控制。在总线空闲时,所有与总线相连的单元都可以向其他节点发送信息。
    (2)自动关闭。CAN总线可以判断出总线上错误的类型是暂时的数据错误(如外部噪声等)还是持续的数据错误(如驱动器故障、单元内部故障、断线等)。
    (3)远程数据请求。CAN总线可以通过发送“远程帧”,请求其他节点的数据。高效的短帧结构。每个数据帧数据域最长为8 B,传送短报文时效率高,高可靠性。
    (4)非破坏性总线仲裁技术。具有点对点、一点对多点及全局广播等多种传输方式。当有多个节点一起向总线发送信息时,最高优先级的节点可以继续传输数据而不受影响,优先级低的节点会主动的退出发送。
    (5)总线配置灵活。

2 CAN总线的设计
   
(1)硬件的设计。基于CAN总线设计的硬件从结构上分为主机模块和通信机模块,模块之间通过CAN总线进行数据的通信。主机将采集的水文气象数据和浮标体安全监控数据通过CAN总线周期性的上传,通讯板将来自岸站的配置和控制命令也是通过CAN总线下发。具体的系统结构图如图1所示。

本文引用地址: http://www.21ic.com/app/test/201310/194394.htm

a.JPG


    通讯板用于处理图像信息、水声信息和高速卫星通信的信息。浮标通讯板是整个系统的控制枢纽,从通讯板的结构上可以可看出其功能。通讯机来控制底板上主机电源的通断是通过电源控制接口实现的。为了实现系统的即插即用提供软件支持因而选用即插即用接口。通过海事卫星的网络接口,采集的图像和水声信息通过通讯机发送到岸站。通讯板是数据通信最前端的部分,是浮标信息采集系统中非常重要的。
    主机通过各种传感器将在一个周期内(通常是半个小时)采集各种数据,然后按照一定的格式存储到SD卡中。通讯机通过CAN总线发送数据收集命令,主机在规定的时刻接收命名,将采集并经过统计的数据通过CAN总线上传到通讯板。主机上装有各种舱体状态检测传感器如舱温传感器、水警传感器、门警传感器,采集的水文气象数据会和舱温异常、舱门被非法打开等舱体异常信息一起通过CAN总线上传给通讯板,再通过卫星发送给岸站,实现浮标采集数据的实时显示、存储和转发功能。
    (2)软件的设计。主机和通讯机通过CAN总线相连,作为整个浮标信息采集系统通信的通道。STM32F207内置CAN 2.0接口,支持CAN 2.0B协议,该协议符合国际标准。浮标系统的CAN通信帧采用的是扩展帧格式。考虑系统的通信过程都是突发式的,除了通道标定。不论主机还是通讯机,在将通道标定作为一个独立的模式后,CAN相关功能都设计做服务性的独立进程,CAN通信的服务请求都汇聚到一个消息队列中,都是以消息的形式,最后通过一个统一的进程接收处理。在这种工作机制下,一般情况下,通讯机通过CAN总线发送给主机的第一帧数据,不能被主机可靠地接收。因此,每次通信开始先要建立可靠的通信链路使主机做好准备。建立连接后,通讯机就可以发送命令,要求主机上传数据。通讯机发送完命令后,再发送删除连接帧,这样就完成了一次完整的通信。CAN服务进程如图2所示。

b.JPG



3 结论
   
在此完成了CAN功能进程的设计与实现。系统安装了水文气象传感器及浮标体安全监控传感器等。基于海洋浮标低功耗及安全性的要求,系统由值守节点负责控制启动。

4 结语
   
本文创新地将CAN总线技术应用于海洋维权执法浮标信息采集系统中。通过CAN总线将主板和通讯板相连,并对软件和硬件进行了设计及测试。实验证明这种对数据的实时采集与传送系统,提高了系统的可靠性,也具有实时性强、纠错能力强等特点,该系统的研制成功具有较高的实际应用意义。



换一批

延伸阅读

[单片机应用] MSP430主系统时钟以及430的低功耗设置

MSP430主系统时钟以及430的低功耗设置

如何将系统时钟设置到外部高频晶体振荡器,430的MCLK默认的是DCO的,如何安全的从DCO切换到外部晶体振荡器,这是一个很重要的步骤,因为经过此步骤,可以极大地提高430的处理能力,DCO在内部,可以为cpu提供强劲稳定......

关键字:MSP430 主系统时钟 低功耗设置

[单片机应用] STM32的Systick系统滴答定时器

STM32的Systick系统滴答定时器

Systick :系统心跳定时器,提供系统节拍裸机程序中可作为独立的延时定时器用途:1.产生操作系统的时钟节拍2.便于不同处理器之间程序移植SysTick定时器被捆绑在NVIC中,异常号153.作为一个闹铃测量时间用于测量时间,但当......

关键字:STM32 Systick系统 滴答定时器

[测试测量] 单器件的LED测试系统

单器件的LED测试系统

元器件操控器将单个HBLED(或者一组HBLED)运送到一个测试夹具上,夹具可以屏蔽环境光,且内带一个用于光测量的光电探测器(PD)[1]。需要使用两个SMU:SMU#1向HBLED提供测试信号,并测量其......

关键字:单器件 LED 测试系统

[通信技术] 联发科明年上半年推5G基带M70,明年底推出5G系统芯片

联发科明年上半年推5G基带M70,明年底推出5G系统芯片

蔡力行强调,虽然联发科不会增加整体智能手机芯片研发资源配置,但随着5G商转时间点愈来愈近,联发科投入5G的资源会愈来愈多,预期明年底时,5G研发资源占比将会超过4G。 ......

关键字:联发科 5G基带 5G系统芯片

[汽车电子] 极力推进智慧出行,腾讯车联推出TAI汽车智能系统

极力推进智慧出行,腾讯车联推出TAI汽车智能系统

腾讯智慧出行是腾讯面向合作伙伴输出的整体解决方案,可以覆盖自主出行、共享出行、公共出行的全场景服务。 ......

关键字:智慧出行 腾讯 TAI汽车智能系统

[通信技术] 南通市发布新一代信息技术产业发展行动计划,2025年产业规模有望突破5000亿元

南通市发布新一代信息技术产业发展行动计划,2025年产业规模有望突破5000亿元

行动计划指出,将依托重点企业,围绕大数据产业、智能芯片、新一代信息通信、智能装备四大领域发展新一代信息技术核心产业做大做强。 ......

关键字:南通 信息技术 大数据 智能芯片 通信

[单片机应用] 存储器的结构工作原理、总线与选片问题

存储器的结构工作原理、总线与选片问题

1、存储器构造存储器就是用来存放数据的地方。它是利用电平的高低来存放数据的,也就是说,它存放的实际上是电平的高、低,而不是我们所习惯认为的1234这样的数字,这样,我们的一个谜团就解开了,计算机也没什么神秘......

关键字:存储器的 结构 工作原理 总线 选片问题

[测试测量] 生化分析仪光学系统的分光比色方法

生化分析仪光学系统的分光比色方法

生化分析仪有两种光电比色方法:前分光和后分光如图1所示。图1(a)采用的是前分光,即先通过单色器分光后再入射到比色皿。图1(b)采用的是后分光,即从光源发射的复合光先通过比色皿后再经单色器分光。对于前分光式......

关键字:生化分析仪 光学系统 分光比色

我 要 评 论

网友评论

芯闻号

技术子站

更多

项目外包

更多

推荐博客