汪蓄

摘 要：現(xiàn)代船舶運動動力系統(tǒng)得到了良好發(fā)展，節(jié)能減排技術在現(xiàn)代有著較為普及的應用，船舶行業(yè)開始利用電力作為船舶的推進動力，文章把CAN總線在船舶中的應用作為主要研究對象，并對其在船舶電力推進仿真系統(tǒng)的應用進行了相關分析，希望可以帶來幫助。

關鍵詞：CAN總線；船舶電力；推進仿真系統(tǒng)

現(xiàn)代電力推進仿真系統(tǒng)推進了船舶操作和監(jiān)控環(huán)境的有效發(fā)展，CAN總線在現(xiàn)代船舶電力推進仿真系統(tǒng)之中有著極其重要的意義。

1 CAN技術簡介

所謂CAN技術，也就是控制器局域網(wǎng)，可以對一定區(qū)域內(nèi)進行實施監(jiān)控并實現(xiàn)現(xiàn)行調(diào)整，從而用于設備的檢測和控制。CAN技術采用了簡化的網(wǎng)絡模型，建立在IOS平臺之上。

通過對各種計算方式進行了簡化，這種方式很大程度上帶來了CAN技術的便利使用。因其結(jié)構(gòu)較為簡單，且具有較為靈活的通信方式，并改變了傳統(tǒng)的編碼方式，因此，如何合理的運用CAN技術，需要對于通信模塊進行編制。

CAN技術通過對數(shù)據(jù)模塊進行編程，可以幫助節(jié)點個數(shù)局限于理論之中不受到限制，在現(xiàn)代的運算邏輯之中，主要的運算思維便是通過二進制的計算來進行相關模擬進程，用在實際工作設計中，可以定義數(shù)目龐大的相關數(shù)據(jù)模塊，這種編程方式，使得通訊系統(tǒng)求同存異，也就是本來不同的節(jié)點可以接收到同樣的數(shù)據(jù)。二進制數(shù)目的計算非常適合現(xiàn)代快節(jié)奏的實時通信，其提供了CRC校驗系統(tǒng)之中的錯誤處理功能，提升了數(shù)據(jù)通信的可靠程度。

2 電力推進仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代電力推進仿真系統(tǒng)主要的組成部分便是其中央控制臺，另外還有船翼控制臺以及一些現(xiàn)場控制箱。在具體的設計過程之中，主要應該設計三個工作站，在控制臺上設置相應的計算機，其主要工作便是數(shù)據(jù)的采集和分析、電源管理、數(shù)據(jù)綜合監(jiān)控等方面，同時應有一臺計算機負責進行電力推進仿真系統(tǒng)的模擬。

在整個網(wǎng)絡的設置過程之中，一般情況下主要分為兩層，兩層之中有一層為遠程通信網(wǎng)絡，主要目的是為了保證有效的數(shù)據(jù)傳輸，主要負責各個計算機之間的通信。電力推進仿真計算機是整個網(wǎng)絡的中樞，即作為仿真管理，也作為網(wǎng)關進行有效工作。另外一層是主要負責控制的網(wǎng)絡，同時肩負著顯示儀器和控制器之間交流的功能。在具體的CAN總線儀表組成之中，主要包括一些推進電機轉(zhuǎn)速表、角度表、電功率表、電機電壓表、電機電流表、船速表等。這些儀表共同組成了現(xiàn)代電力推進仿真系統(tǒng)的主要儀器，對于系統(tǒng)而言，轉(zhuǎn)速控制器和角度控制器屬于控制器，這些主要就是顯示CAN總線系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，操作人員可以通過儀表進行相關數(shù)據(jù)的查詢，然后對于工作之中出現(xiàn)的一些問題可以通過控制儀器進行有效調(diào)整。

3 CAN接口設計

CAN接口設計主要包括兩個方面，包括相應的硬件和軟件設計，這兩部分的有效結(jié)合保證了CAN接口發(fā)揮其應有的作用。因為CAN相關芯片在行業(yè)內(nèi)部已經(jīng)形成了較為統(tǒng)一的標準，具體的操作過程即使有點差異，但因為有統(tǒng)一的標準件，基于芯片的基本編程思路通常都是一樣的。

3.1 硬件設計

在進行硬件設計的過程中，CAN接口硬件設計主要包括微控制器、獨立CAN通信控制器、高速光電耦合器和總線驅(qū)動器。微控制器自身具有小巧、高性能，以及在工作運行時能耗較低等特點，微控制器在時鐘周期內(nèi)精簡指令，內(nèi)部主要包括地址和數(shù)據(jù)總線，時鐘周期內(nèi)進行單一指令的執(zhí)行，其通過控制獨立CAN通信控制器實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的工作。

CAN通信控制器在實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能時具有較快的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且可以支持很多新特性的通信協(xié)議，其主要是實現(xiàn)了物理層相應的功能，并作為獨立的通信控制器，而且具有較為靈活的使用性能，支持多種接口組合。

CAN總線驅(qū)動器是控制協(xié)議和物理設備的媒介，實現(xiàn)了控制指令的相關傳輸，接收能力和發(fā)送能力的雙向賦予，幫助工作系統(tǒng)正常開展，作為現(xiàn)代的技術設備，CAN總線驅(qū)動器具有較為良好的抗電磁干擾性。

3.2 軟件設計

在進行CAN總線通信軟件設計應該分為三個部分的設計，這三個部分主要應該是節(jié)點初始化程序、報文接收程序和發(fā)送程序。

在進行獨立CAN通信控制器的初始化過程中，需要注意在復位模式下進行。在初始化工作中，首先應該設置工作方式，然后設置接收濾波方式，包括對于屏蔽寄存器和接收數(shù)據(jù)的寄存器的設置，通常想要進行CAN通信控制器的正常工作，需要完善的初始設置才可以。

在報文的接收程序和發(fā)送程序設計過程中，兩者進行比較，報文接收程序比發(fā)送程序更為復雜，因此，在進行接收報文的過程之中，對于一些錯誤情況需要進行有效處理，報文接收的方式為查詢方式和中斷方式。對于一些要求實時性很強的系統(tǒng)而言，可以采用中斷接收方式進行。對于發(fā)送程序而言，主要通過CAN控制器進行自動發(fā)送，CAN通信控制器包含功能模塊，接口管理邏輯、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器、驗收濾波等，發(fā)送程序利用已經(jīng)編寫好的程序，將發(fā)送程序進行有效編輯，然后按照特定方式進行合成，合成一幀報文，報文通過獨立CAN通信控制器發(fā)送到緩沖區(qū)之中，然后進行自動發(fā)送。

在軟件設計過程中應該注意雖然CAN節(jié)點不可以接入系統(tǒng)之中，但是物理線路是必須存在的。實際工作中，為了保證工作效果，需要加入相應的匹配電阻，然后對所有節(jié)點進行接收測試，確保節(jié)點的正常工作后才可以正常接入網(wǎng)絡之中，完成網(wǎng)絡相關設計。

具體設計內(nèi)容如下：（1）CAN設計為多主方式工作，在網(wǎng)絡當中的任何節(jié)點均能夠在任意時刻向網(wǎng)絡上其他節(jié)點主動發(fā)送信息；（2）CAN網(wǎng)絡設置不同節(jié)點信息優(yōu)先級，最高優(yōu)先級可在134us當中傳輸；（3）設計CAN需采用非破壞性的總線仲裁技術，低優(yōu)先級信息需要避讓高優(yōu)先級，節(jié)省總線沖突仲裁的時間；（4）設置CAN直接通信距離最高10km，可在速率5kps下傳輸，而要達到傳輸速率1Mbps，則通信距離最遠只能達到40m；（5）CAN采用短幀結(jié)構(gòu)，受到干擾的概率相對較低，同時傳輸時間更短，檢錯效果更好。

4 結(jié)束語

CAN總線在船舶的電力推進系統(tǒng)之中的應用，特別是對以現(xiàn)代電力資源作為動力進行船舶推動方面有著十分重要的促進作用，更值得進行大力推廣。文章對于這方面的應用研究進行了設計分析，希望可以幫助相關人員進行有效思考。

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