關(guān) 越，潘慕絢

（南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，南京210016）

基于DSP的航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制TTCAN總線(xiàn)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

關(guān) 越，潘慕絢

（南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院，南京210016）

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制系統(tǒng)的研究過(guò)程中，為保證系統(tǒng)的可靠性，對(duì)通訊總線(xiàn)的實(shí)時(shí)性和確定性提出了更高的要求。在現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制系統(tǒng)CA N總線(xiàn)的研究成果基礎(chǔ)上，提出將時(shí)間觸發(fā)TTCA N總線(xiàn)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制通訊總線(xiàn)的設(shè)想。針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制系統(tǒng)平臺(tái)討論了TTCA N總線(xiàn)可行的通訊方案，給出TTCA N網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)詳細(xì)軟件和硬件設(shè)計(jì)，并建立了通信試驗(yàn)平臺(tái)。試驗(yàn)結(jié)果表明：TTCA N總線(xiàn)對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制系統(tǒng)而言具有良好應(yīng)用前景。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)；分布式控制；TTCA N總線(xiàn);發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制;數(shù)字總線(xiàn)控制器硬件;數(shù)字總線(xiàn)控制器軟件

hardware;digital bus controller software

符號(hào)表

Ign 點(diǎn)火器

LOD 火焰探測(cè)器

NL風(fēng)扇轉(zhuǎn)速

NH高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速

P 壓力

T 溫度

Wf燃油流量

A8尾噴管面積

α1風(fēng)扇進(jìn)氣可調(diào)導(dǎo)流葉片

α2高壓壓氣機(jī)進(jìn)氣可調(diào)導(dǎo)流葉片

下標(biāo)

1 風(fēng)扇進(jìn)口截面

2 高壓壓氣機(jī)進(jìn)口截面

3 高壓壓氣機(jī)出口截面

5 低壓渦輪進(jìn)口截面

6 加力燃燒室進(jìn)口

AB 加力燃燒室

fb 執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋傳感器信號(hào)

0 引言

近30年來(lái)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)從最初的機(jī)械液壓系統(tǒng)逐步發(fā)展為今天的全權(quán)限數(shù)字電子控制器（FADEC），形成集中式控制結(jié)構(gòu)。但隨著對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制器性能以及減輕控制系統(tǒng)質(zhì)量需求的提高，分布式控制系統(tǒng)成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)[1-3]。在分布式控制中，各控制器之間的通訊總線(xiàn)的設(shè)計(jì)將關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量、成本以及系統(tǒng)的適應(yīng)性[4]。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)通訊協(xié)議中，除了現(xiàn)在已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的總線(xiàn)，如MIL-STD-1553和ARINC等，CAN總線(xiàn)也被認(rèn)為具有很好的應(yīng)用前景[5]。CAN總線(xiàn)以其自身優(yōu)點(diǎn)在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域控制中已得到廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)90年代起，諸多國(guó)內(nèi)外的研究人員就開(kāi)始考慮將CAN總線(xiàn)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，并取得了良好的成果[6]。然而，由于CAN網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是1種事件觸發(fā)協(xié)議，不滿(mǎn)足嚴(yán)格實(shí)時(shí)控制需求，當(dāng)控制總線(xiàn)上報(bào)文傳輸增多總線(xiàn)負(fù)載變大，報(bào)文延遲時(shí)間就會(huì)隨之增大。為保證總線(xiàn)上報(bào)文傳輸?shù)拇_定性并且提升總線(xiàn)的利用率，F(xiàn)ührer和Hartwich等學(xué)者在CAN總線(xiàn)原有的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層之上引入1個(gè)新的會(huì)話(huà)層協(xié)議以支持時(shí)間觸發(fā)調(diào)度，并且制定了時(shí)間觸發(fā)CAN網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，即TTCAN[7-9]。

本文以現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)上CAN總線(xiàn)的研究為基礎(chǔ)，通過(guò)軟硬件結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)TTCAN協(xié)議，對(duì)CAN總線(xiàn)的實(shí)時(shí)性加以改進(jìn)，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制結(jié)構(gòu)給出相應(yīng)的通訊調(diào)度設(shè)計(jì)，使其能夠進(jìn)一步滿(mǎn)足航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制總線(xiàn)的需求。

1 基于DSP2812和MCP2515的TTCAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

TTCAN作為1個(gè)建立在CAN總線(xiàn)底層通訊協(xié)議基礎(chǔ)上的高層協(xié)議，其同CAN協(xié)議享有完全相同的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層（ISO 11898-1）。TTCAN協(xié)議中定義了2種定時(shí)精度級(jí)別，即level 1和level 2。

TTCAN level 1相較于level2雖然定時(shí)精度稍低，但是在硬件上，只需要在CAN總線(xiàn)的基礎(chǔ)上增加具有基于本地時(shí)鐘的時(shí)間觸發(fā)功能，并根據(jù)當(dāng)前總線(xiàn)狀態(tài)對(duì)此時(shí)鐘的捕獲機(jī)制即可實(shí)現(xiàn)TTCAN level1?，F(xiàn)有大多數(shù)CAN控制器都具有上述功能以部分兼容TTCAN，例如單觸發(fā)發(fā)送以及對(duì)報(bào)文起始幀（SOF）的監(jiān)測(cè)等等。因此，基于CAN控制器，采取軟硬件結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)TTCAN的level 1是可行的。針對(duì)TTCAN level1在航空發(fā)動(dòng)機(jī)DSC通訊總線(xiàn)上的應(yīng)用展開(kāi)探索性研究。

選用 TI公司的 TMS320F2812 DSP（簡(jiǎn)稱(chēng)DSP2812）作為節(jié)點(diǎn)的處理器，DSP2812自身具有功能強(qiáng)大的eCAN模塊，支持CAN2.0B標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)TTCAN協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中任意1個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送或接收任何報(bào)文時(shí)，都需要在這個(gè)報(bào)文的起始幀（SOF）采樣時(shí)刻，捕獲節(jié)點(diǎn)本地計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，且這個(gè)過(guò)程必須通過(guò)硬件完成。但是，eCAN難以監(jiān)控總線(xiàn)的SOF信號(hào)。在此引入微芯公司MCP2515CAN控制器。DSP作為主機(jī)通過(guò)SPI向MCP2515傳輸命令和數(shù)據(jù)，完成報(bào)文發(fā)送和接受?？紤]到通過(guò)MCP2515向總線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，每讀寫(xiě)8位數(shù)據(jù)都需要額外傳輸16位命令和地址。根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包格式，1幀報(bào)文的數(shù)據(jù)域由64位組成，因此，主、從節(jié)點(diǎn)通過(guò)SPI總線(xiàn)交換1次數(shù)據(jù)中實(shí)際需要傳輸192位。設(shè)SPI最大傳輸速率為10 Mbps，那么對(duì)于1幀數(shù)據(jù)報(bào)文從發(fā)送到接收需要增加額外的40 μs，這近乎是傳輸速率為1 Mbps的CAN總線(xiàn)報(bào)文傳輸時(shí)間的三分之一，不滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。因而，僅采用上述方式實(shí)現(xiàn)TTCAN是不合適的。

為了實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步的同時(shí)，盡可能減小由于硬件所帶來(lái)額外時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，在此提出eCAN和MCP2515相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)TTCAN的硬件方案。采用DSP2812中的eCAN模塊發(fā)送/接收總線(xiàn)報(bào)文。由于數(shù)據(jù)交換是在DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)空間中完成，因此，可以避免在SPI總線(xiàn)上的時(shí)間消耗。將MCP2515控制器的CLKOUT/SOF引腳的接入DSP的事件管理器（EV）捕獲引腳CAP。每個(gè)報(bào)文的起始幀時(shí)刻，SOF引腳觸發(fā)高電平，EV捕獲到該高電平后，將本地定時(shí)器的時(shí)間（Local_Time）存放在捕獲寄存器（CAP_FIFO）中。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)接收到參考報(bào)文時(shí)即可獲得該報(bào)文起始幀的時(shí)間，以此時(shí)間為基準(zhǔn)同步網(wǎng)絡(luò)收發(fā)。在硬件電路中采用SN65VP230作為總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)芯片，將邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN電路中的CAN_H和CAN_L電平?；贒SP2812和MCP2515 的TTCAN總線(xiàn)通訊節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 TTCAN節(jié)點(diǎn)通訊部分硬件

1.2 軟件設(shè)計(jì)

TTCAN的底層CAN協(xié)議已由DSP的eCAN模塊的硬件實(shí)現(xiàn)，所以在軟件中只需要設(shè)計(jì)TTCAN的高層協(xié)議，這也是TTCAN的關(guān)鍵部分。TTCAN高層協(xié)議的軟件設(shè)計(jì)中主要包括時(shí)間同步，事件啟動(dòng)發(fā)送功能以及仲裁窗口容錯(cuò)設(shè)計(jì)等幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

在TTCAN協(xié)議時(shí)間同步原理中[10]，需用1個(gè)本地定時(shí)器（Local_Time）調(diào)度報(bào)文發(fā)送和接收，并且通過(guò)時(shí)間主節(jié)點(diǎn)發(fā)送參考報(bào)文的方式實(shí)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)和主節(jié)點(diǎn)的同步。每個(gè)節(jié)點(diǎn)本地定時(shí)器都是基于1個(gè)相同的網(wǎng)絡(luò)單位時(shí)間（NTU），對(duì)于level1精度而言NTU就是CAN總線(xiàn)位時(shí)間。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送或接收任何報(bào)文時(shí)，會(huì)將報(bào)文的起始幀（SOF）時(shí)刻對(duì)應(yīng)的本地時(shí)間保存在同步寄存器（Snyc_Mark）中，在接收/發(fā)送參考報(bào)文時(shí) Snyc_Mark的值將保存到同步寄存器（Ref_Mark）中，并通過(guò)式（1）計(jì)算循環(huán)時(shí)間TC。

通過(guò)TC來(lái)同步網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)時(shí)間，當(dāng)循環(huán)時(shí)間TC等于節(jié)點(diǎn)的某一時(shí)間標(biāo)記（T）時(shí)，即觸發(fā)執(zhí)行相應(yīng)的發(fā)送或接收任務(wù)。TTCAN總線(xiàn)同步原理如圖2所示。

圖2 TTCAN總線(xiàn)同步原理

針對(duì)TTCAN時(shí)間同步的軟件設(shè)計(jì)，采用DSP2812事件管理器中的16位T1定時(shí)器作為本地定時(shí)器（TL），且在每一幀報(bào)文SOF信號(hào)觸發(fā)時(shí)捕獲T1定時(shí)器的值。為充分利用DSP處理器資源，采用定時(shí)器比較中斷方式收發(fā)報(bào)文，處理器只在適當(dāng)時(shí)刻向eCAN模塊發(fā)送指令。當(dāng)1個(gè)基本循環(huán)（Basic Cycle）開(kāi)始同步，節(jié)點(diǎn)判斷接收到有效參考報(bào)文時(shí)，將CAP_FIFO中保存的參考報(bào)文SOF時(shí)刻的定時(shí)器值轉(zhuǎn)存至 Ref_Mark中，并根據(jù)消息矩陣（System Matrix）中的第n個(gè)時(shí)間標(biāo)記（TM_n）更新定時(shí)器比較寄存器（TCM P）的值為

當(dāng)定時(shí)器的值TL滿(mǎn)足

即產(chǎn)生硬件定時(shí)器中斷，對(duì)比式（1）的同步原理，此時(shí)有

在某節(jié)點(diǎn)進(jìn)入定時(shí)器中斷服務(wù)程序時(shí)，將執(zhí)行消息矩陣中TM_n對(duì)應(yīng)發(fā)送或接收某報(bào)文的操作，若是主節(jié)點(diǎn)還需要判斷是否發(fā)送參考報(bào)文。當(dāng)相應(yīng)操作完成之后，根據(jù)第n+1個(gè)時(shí)間標(biāo)記（TM_n+1）更新TCM P，從而完成1次TTCAN網(wǎng)絡(luò)同步。時(shí)間同步方式如圖3所示。

圖3 時(shí)間同步方式

除上述時(shí)間觸發(fā)功能外，在軟件設(shè)計(jì)中通過(guò)TTCAN_EN標(biāo)示符實(shí)現(xiàn)事件異步啟動(dòng)發(fā)送功能。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)上電或完成1個(gè)基本循環(huán)之后復(fù)位TTCAN_EN跳過(guò)發(fā)送和接收，即暫時(shí)關(guān)閉TTCAN通訊模塊，自動(dòng)進(jìn)入等待狀態(tài)，直至再次接收到有效參考報(bào)文。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)需要在循環(huán)中插入時(shí)隙時(shí)，會(huì)在發(fā)送的參考報(bào)文中將Next_is_Gap位置位，表示完成本次基本循環(huán)之后將暫停發(fā)送參考報(bào)文，直到開(kāi)啟下一基本循環(huán)。如果從節(jié)點(diǎn)接收到參考報(bào)文Next_is_Gap位為0，且等待超時(shí)，則表明總線(xiàn)故障，從節(jié)點(diǎn)會(huì)自行進(jìn)入錯(cuò)誤處理模式。

仲裁窗口容錯(cuò)指的是在仲裁窗中發(fā)送出錯(cuò)報(bào)文和事件觸發(fā)報(bào)文。為保證TTCAN通訊的確定性，專(zhuān)屬時(shí)間窗中的所有報(bào)文只允許發(fā)送1次，一旦出錯(cuò)禁止在專(zhuān)屬時(shí)間窗中自動(dòng)重發(fā)，出錯(cuò)的報(bào)文和事件觸發(fā)的報(bào)文將留到下一個(gè)仲裁時(shí)間窗中發(fā)送，通過(guò)報(bào)文優(yōu)先級(jí)和CAN總線(xiàn)位仲裁機(jī)制競(jìng)爭(zhēng)獲得總線(xiàn)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)。軟件設(shè)計(jì)中，節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)發(fā)送之后，處理器會(huì)在相應(yīng)時(shí)刻檢查eCAN寄存器判斷本次發(fā)送是否成功，如果發(fā)送失敗則將本次待發(fā)數(shù)據(jù)存入內(nèi)存，等待在下一個(gè)仲裁窗口中發(fā)送失敗報(bào)文或事件觸發(fā)報(bào)文。

基于上述設(shè)計(jì)思想，TTCAN協(xié)議的軟件流程如圖4所示。

圖4 TTCAN通訊軟件設(shè)計(jì)流程

2 基于TTCAN的發(fā)動(dòng)機(jī)分布式通訊總線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

基于上述設(shè)計(jì)，面向航空發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)渡分布式控制結(jié)構(gòu)構(gòu)建TTCAN總線(xiàn)硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。過(guò)渡分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。由圖可知控制系統(tǒng)中智能傳感器和智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)等智能節(jié)點(diǎn)掛載在總線(xiàn)上，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊模式實(shí)現(xiàn)FADEC和智能節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換。考慮發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器信號(hào)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)的精度，數(shù)據(jù)報(bào)文選用29位的仲裁域和64位數(shù)據(jù)域。數(shù)據(jù)域前32位表示節(jié)點(diǎn)信息，后32位為傳感器采樣數(shù)據(jù)。進(jìn)一步考慮到CRC循環(huán)校驗(yàn)，因而1條數(shù)據(jù)報(bào)文最長(zhǎng)為156位。參考報(bào)文時(shí)間窗定為106位時(shí)間。

圖5 某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)渡分布式控制系統(tǒng)

以某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為例，圖中給出的其主要傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)建立過(guò)渡分布式系統(tǒng)TTCAN總線(xiàn)的消息矩陣?？紤]系統(tǒng)最低需求，即在1個(gè)控制周期中所有傳感器的數(shù)據(jù)向FADEC傳輸1次數(shù)據(jù)，且FADEC向某個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送1次數(shù)據(jù)。同時(shí)考慮到先傳輸各控制功能實(shí)現(xiàn)中所必須的信號(hào)，如控制計(jì)算所須的P3和P6等，再傳輸監(jiān)控信號(hào)以及位置傳感器信號(hào)。FADEC完成控制功能計(jì)算后發(fā)送執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令信號(hào)。因而，系統(tǒng)消息矩陣初步設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)TTCAN消息矩陣

表1中Ref為參考報(bào)文窗口，Arb為仲裁窗口，F(xiàn)ree為空閑時(shí)間窗，為更多智能傳感器、智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)及其他智能元件預(yù)留時(shí)間窗。依據(jù)上述消息矩陣，當(dāng)總線(xiàn)工作速率為1 Mb時(shí)，設(shè)參考消息時(shí)間窗長(zhǎng)度為106 μs，數(shù)據(jù)報(bào)文為160 μs，則1個(gè)基本循環(huán)所需時(shí)間為

假設(shè)能夠合理安排FADEC計(jì)算所需時(shí)間，使總線(xiàn)中數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸，對(duì)于20～25 μs的發(fā)動(dòng)機(jī)控制周期而言總線(xiàn)波特率最低可以調(diào)整至250 kbps，這樣總線(xiàn)傳輸將具有更高的可靠性。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

由于受限于節(jié)點(diǎn)硬件數(shù)量，在此僅選取P3、P6智能傳感器以及控制A8智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)模擬發(fā)動(dòng)機(jī)控制傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且保留表1消息矩陣中的其他智能元件專(zhuān)屬時(shí)間窗作為空閑時(shí)間窗，并利用FADEC節(jié)點(diǎn)監(jiān)控總線(xiàn)報(bào)文，開(kāi)展TTCAN總線(xiàn)通訊試驗(yàn)，試驗(yàn)系統(tǒng)如圖6所示。在總線(xiàn)通訊中FADEC節(jié)點(diǎn)作為時(shí)間主機(jī)向總線(xiàn)發(fā)送參考報(bào)文。試驗(yàn)中選擇采用1 Mbps波特率，1個(gè)基本循環(huán)中的傳輸結(jié)果見(jiàn)表2，其中時(shí)間為FADCE節(jié)點(diǎn)的本地定時(shí)器時(shí)間。試驗(yàn)結(jié)果表明：每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文都按照消息矩陣規(guī)定的時(shí)間窗發(fā)送和接收，且數(shù)據(jù)發(fā)送和接收正常，所有節(jié)點(diǎn)都能夠按照TTCAN協(xié)議正常工作。

圖6 試驗(yàn)系統(tǒng)

表2 TTCAN總線(xiàn)1個(gè)周期試驗(yàn)數(shù)據(jù)

考慮發(fā)動(dòng)機(jī)控制實(shí)時(shí)性要求，分析在1Mb傳輸速率下周期報(bào)文的收發(fā)實(shí)時(shí)性。試驗(yàn)中TTCAN總線(xiàn)上CAN_H信號(hào)和SOF信號(hào)如圖7所示，其中第1個(gè)CAN_H信號(hào)為主機(jī)發(fā)送的參考報(bào)文，之后為P3和P6節(jié)點(diǎn)在完成同步后發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文。每1幀信號(hào)相對(duì)時(shí)間見(jiàn)表3。

圖7 TTCAN總線(xiàn)CAN_H信號(hào)和SOF信號(hào)

表3 每幀信號(hào)對(duì)應(yīng)時(shí)間

由于TTCAN網(wǎng)絡(luò)中利用參考報(bào)文產(chǎn)生的SOF信號(hào)同步所有節(jié)點(diǎn)的發(fā)送和接收，即可以認(rèn)為SOF信號(hào)是網(wǎng)絡(luò)調(diào)度時(shí)基零點(diǎn)。但從表中可知網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的SOF信號(hào)都出現(xiàn)約2.6 μs的延時(shí)。eCAN的發(fā)送延時(shí)如圖8所示，SOF信號(hào)采樣延時(shí)如圖9所示。

圖8 eCAN的發(fā)送延時(shí)

圖9 SOF信號(hào)采樣延時(shí)

分析每一報(bào)文起始時(shí)刻波形（圖8、9）可知延時(shí)主要來(lái)自2方面原因。一方面是eCAN在得到發(fā)送指令之后生成報(bào)文過(guò)程中存在約1.8 μs延時(shí)；另一方面，試驗(yàn)中設(shè)置的SOF信號(hào)是在總線(xiàn)上起始幀的80%處采樣，這就可能造成約0.8 μs的延時(shí)。這種由元器件導(dǎo)致的延時(shí)不可避免，其大小可以接受，但在計(jì)算1個(gè)基本循環(huán)時(shí)間時(shí)需要考慮這種元器件的延時(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制系統(tǒng)總線(xiàn)需求，提出TTCAN總線(xiàn)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制的設(shè)想，通過(guò)軟硬件設(shè)計(jì)構(gòu)建了某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)渡分布式控制通訊總線(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到以下結(jié)論：

采用DSP2812中eCAN和MP2515相結(jié)合的TTCAN總線(xiàn)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)level1級(jí)精度的總線(xiàn)同步，并能有效減少通訊中硬件所帶來(lái)的額外時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)總線(xiàn)上各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步、事件啟動(dòng)發(fā)送功能以及仲裁窗口容錯(cuò)。通訊中，各節(jié)點(diǎn)能夠按照所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)矩陣在規(guī)定的時(shí)間窗中正確接收/發(fā)送報(bào)文。因而，TTCAN總線(xiàn)可作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制系統(tǒng)通訊候選總線(xiàn)開(kāi)展進(jìn)一步研究。

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Design of TTCAN Node for Aeroengine Distributed Control System Based on DSP

GUAN Yue，PAN Mu-xuan
（College of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 200016,China）

The real-time and deterministic behavior become an important request for mmunication bus to guarantee the reliability of the system in the development of aeroengine Distributed Control System (DCS).The Time-Triggered CAN (TTCAN)protocol used in DCS data communication bus was proposed.Details of software and hardware design of TTCAN nodes and TTCAN system matrix design for aeroengine DCS were discussed. The hardware prototype of aeroengine communication bus for testing was established.The experiment result shows that TTCAN protocol can be a good foreground for future aeroengine DCS communication bus.

aeroengine;Distributed Control System;Time-Triggered CAN protocol;engine digital control;digital bus controller

關(guān)越（1989），男，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制。

航空基金（2011ZB52021）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)青年科技創(chuàng)新基金（NZ2012112）、江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助

2012-09-16 co