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1、水下機(jī)器人通信系統(tǒng)的CAN總線冗余設(shè)計邱小軍，等水下機(jī)器人通信系統(tǒng)的CAN總線冗余設(shè)計CANBusRedundancyDesignofRemotelyOperatedVehicIeCommunicationSystem邱J穹1糾涮1(上海交通大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)院1，上海關(guān)起2李建助1夠影2200240；上海交通大學(xué)水下工程研究所2，上海200240)摘要：為提高系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性，對水下機(jī)器人(ROV)通信系統(tǒng)進(jìn)行了研究。設(shè)計了通信擴(kuò)展板，并采用一種全新的基于雙cAN總線冗余策略的方法，實現(xiàn)系統(tǒng)各部分之間的通信。通信
2、板卡選用ARM作為微處理器，并通過PC／104總線與主板進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時采用復(fù)雜可編程邏輯器件(cPLD)實現(xiàn)雙cAN總線冗余策略和總線接口之間的時序邏輯轉(zhuǎn)化。試驗結(jié)果表明，雙cAN總線冗余設(shè)計有效地提高了通信系統(tǒng)的可靠性。關(guān)鍵詞：ARMcAN總線通信系統(tǒng)cPLD冗余技術(shù)中圖分類號：唧36文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AAbstract：InordertoincreasethestabilityandreliabilityoftIlesystemincomplexenvironment，thecommunication8ystemofremotelyo
3、pemtedvehicle(ROV)isresearched．Communicationexpansionboardisdesigned-andthenewredundancymetIlodbasedondualCANbusisadoptedtoimplementthecommunicationamongeachpartoft11ecommunicationsystem．Thecommunica矗onboardadoptsARMasmicrocontIoller，andPC／104busisusedto昀nsmitdatatothema
4、inboard．Thecomplexprogmmmablelogicdevice(CPLD)isusedtorealizethe吼nsf0硼ationofsequentiallogicbetweendualCANbusredundancystmtegyandbusinterface．ExperimentalresultsshowthatdualCANbusredundancydesignincreasesthereliabilltyofcommunicationsystemeflbctiVely．Keywords：ARMCANbusCo
5、mmunicationsystemCPLDRedundanoytechnologyO引言水下機(jī)器人(remotely叩eratedvehicle，ROV)不僅廣泛應(yīng)用于海底資源探測等科學(xué)研究領(lǐng)域，而且在工業(yè)和軍用領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。由于海洋環(huán)境復(fù)雜多變，且水下機(jī)器人的六自由度運(yùn)動方程具有很強(qiáng)的耦合性和非線性特征，所以ROV對通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性有很高的要求。通信系統(tǒng)故障有可能會導(dǎo)致ROV丟失，所以通信系統(tǒng)的可靠性設(shè)計是一個非常關(guān)鍵的問題¨。。cAN總線因具有實時性強(qiáng)、傳輸距離較遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力好、成本低、檢錯能力強(qiáng)等優(yōu)點，在現(xiàn)
6、場總線中應(yīng)用廣泛。目前，基于CAN總線的ROV控制系統(tǒng)設(shè)計方面已經(jīng)有·些研究舊“1，但這些研究主要采用單CAN總線進(jìn)行通信。這種通信方法的缺點是當(dāng)國家自然科學(xué)基金資助項目(編號：61175008、60935001)；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃“973”基金資助項目(編號：20D9CB824900、2010CB734103)；航天基金資助項目(編號：20ll-}IT·SmD002、20105557007)。修改稿收到日期：20ll一10一25。第一作者邱小軍(1987一)，男，現(xiàn)為上海交通大學(xué)控制工程專業(yè)在讀碩士研究生；主要從事嵌入式系統(tǒng)方
7、面的研究?！蹲詣踊瘍x表》第33卷第11期2012年11月CAN總線出現(xiàn)故障時，整個控制系統(tǒng)將無法運(yùn)行。因此，針對單cAN總線在冗余性方面的不足，設(shè)計了ROV通信系統(tǒng)的通信擴(kuò)展板，并采用了雙cAN總線冗余技術(shù)。該設(shè)計的優(yōu)點在于當(dāng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)cAN總線故障時，可以實現(xiàn)總線的自動切換，從而提高系統(tǒng)的可靠性。1系統(tǒng)總體設(shè)計典型的ROV控制系統(tǒng)框圖如圖1所示∞1。圖1ROV控制系統(tǒng)框圖Fig．1BlockdiagramofROVcontrolsystem為保證ROV控制系統(tǒng)各單元之間通信的穩(wěn)定性和可靠性，通信擴(kuò)展板在硬件設(shè)計上采用了類似主板的設(shè)計
8、方法，即使用了微處理器。這種設(shè)計有利于ROV數(shù)據(jù)的傳輸，能夠簡化主板數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的負(fù)擔(dān)；同時，采用PC／104總線與主板進(jìn)行通信。Pc／104是一種專門為嵌入式控制而定義的工業(yè)控制總線。本23水下機(jī)器人通信
