飞机配电系统智能总线控制器的研究设计
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摘要
本文主要研究“先进飞机配电自动化地面实验系统”中，CAN（控
制器局域网）总线智能通讯控制器的设计、实现。在对飞机供电系统
的几种可选总线进行比较后，选用CAN总线作为其分层总线。提出
了一种CAN总线智能控制器的设计方案。
文章中对CAN总线技术有详细地介绍，包括：CAN2.0A、CAN2.0B
协议、SJA1000和82C250芯片等等。CAN总线智能通讯控制器为ISA
卡。在其硬件设计中。采用双路冗余总线接口。以双口RAM做为总
线控制器与主机的接口，主机对双口RAM的访问采用直接内存映射
方式。采用GAL芯片构成可变址译码电路，可以根据主机的内存资
源来选择内存映射区。控制器对主机的中断也可以根据主机的中断资
源来通过跳线配置。对硬件部分进行了分析、设计和调试。实现了硬
件方案。为软件设计提供了一个灵活可靠的硬件平台。
软件部分，根据CAN总线的位仲裁特点以及SJA1000的滤波功
能制定了总线控制器的通讯协议，使用户可以在本协议的基础上根据
自己的实际应用来安排数据类型。并对CAN应用软件、通讯管理及
调度模块、WINDOWS驱动模块部分作了较为深入的研究。
实验测试结果表明电路可靠、方案可行，达到了设计功能和要求。
This paper mainly discuss a design and realization of intelligent CAN (Controller Area Network) bus communication controller in “Ground Experimental System for Advanced Aircraft‘s Power Supply System”. After comparison among several possible buses , this paper chooses CAN bus as the layered bus of the system, proposes a hardware project and software project of intelligent CAN bus communication controller in the control system, and realize the hardware project.
CAN bus technologies are introduced in detail in this paper, such as protocol CAN2.OA, protocol CAN2.OB, chip SJA 1000, chip 82C250 and so on.
The controller will be inserted in ISA bus of host computer. The hardware module design of the Intelligent CAN bus communication controller includes hereinafter several main parts. First, a double redundancy CAN bus interface is designed. Second, data interface between host computer and intelligent CAN bus communicatiOn controller based on dual-port RAM-IDT 7132 is designed, which make host computer access the dual-port RAM in the way of memory mapping Third, changeable Coding circuit module of host computer and CPU based on general array logic (GAL) can choose memory mapping section according to the host computer’s available memory resource. Interrupt input of intelligent CAN bus communication controller to host computer can be collocated by wire jumper according to host computer’s available interrupt resource. The hardware part has been analyzed, designed and debugged. The hardware project has been realized. It provides a flexible and reliable hardware platform for software design.
In the software part, a communication protocol of the Intelligent CAN bus communication controller is given according to bit arbitration characteristic of CAN bus and filter function of SJA1000, which make user can plan their data type on the basis of this protocol in the practice application. Then communication management and scheduling, WINDOWS driver?VxD (Virtual Device Driver), CAN application software have been deeply studied.
制器局域网）总线智能通讯控制器的设计、实现。在对飞机供电系统
的几种可选总线进行比较后，选用CAN总线作为其分层总线。提出
了一种CAN总线智能控制器的设计方案。
文章中对CAN总线技术有详细地介绍，包括：CAN2.0A、CAN2.0B
协议、SJA1000和82C250芯片等等。CAN总线智能通讯控制器为ISA
卡。在其硬件设计中。采用双路冗余总线接口。以双口RAM做为总
线控制器与主机的接口，主机对双口RAM的访问采用直接内存映射
方式。采用GAL芯片构成可变址译码电路，可以根据主机的内存资
源来选择内存映射区。控制器对主机的中断也可以根据主机的中断资
源来通过跳线配置。对硬件部分进行了分析、设计和调试。实现了硬
件方案。为软件设计提供了一个灵活可靠的硬件平台。
软件部分，根据CAN总线的位仲裁特点以及SJA1000的滤波功
能制定了总线控制器的通讯协议，使用户可以在本协议的基础上根据
自己的实际应用来安排数据类型。并对CAN应用软件、通讯管理及
调度模块、WINDOWS驱动模块部分作了较为深入的研究。
实验测试结果表明电路可靠、方案可行，达到了设计功能和要求。
This paper mainly discuss a design and realization of intelligent CAN (Controller Area Network) bus communication controller in “Ground Experimental System for Advanced Aircraft‘s Power Supply System”. After comparison among several possible buses , this paper chooses CAN bus as the layered bus of the system, proposes a hardware project and software project of intelligent CAN bus communication controller in the control system, and realize the hardware project.
CAN bus technologies are introduced in detail in this paper, such as protocol CAN2.OA, protocol CAN2.OB, chip SJA 1000, chip 82C250 and so on.
The controller will be inserted in ISA bus of host computer. The hardware module design of the Intelligent CAN bus communication controller includes hereinafter several main parts. First, a double redundancy CAN bus interface is designed. Second, data interface between host computer and intelligent CAN bus communicatiOn controller based on dual-port RAM-IDT 7132 is designed, which make host computer access the dual-port RAM in the way of memory mapping Third, changeable Coding circuit module of host computer and CPU based on general array logic (GAL) can choose memory mapping section according to the host computer’s available memory resource. Interrupt input of intelligent CAN bus communication controller to host computer can be collocated by wire jumper according to host computer’s available interrupt resource. The hardware part has been analyzed, designed and debugged. The hardware project has been realized. It provides a flexible and reliable hardware platform for software design.
In the software part, a communication protocol of the Intelligent CAN bus communication controller is given according to bit arbitration characteristic of CAN bus and filter function of SJA1000, which make user can plan their data type on the basis of this protocol in the practice application. Then communication management and scheduling, WINDOWS driver?VxD (Virtual Device Driver), CAN application software have been deeply studied.
引文
[1] 邬宽明 编著。《CAN总线原理和应用系统设计》，北京航空航天大学出版 社，1996． 11
[2] 《DATA SHEET-SJA1000 Stand-alone CAN controller》, PHILIPS Semiconducters, 1997． NOV 04
[3] 《APPLICATION NOTE-SJA1000 Stand-alone CAN controller》, PHILIPS Semiconducters, 1997． NOV 04
[4] 《UPGRADING NOTE-SJA1000 Stand-alone CAN controller》, PHILIPS Semiconducters, 1997． NOV 04
[ 5 ] Determination of Bit Timing Parameters for the CAN Controller SJA1000, Philips Electronics N.V. 1997．
[6] Hans-Christian Reuss, Extended Frame Format-A New Option of the CAN Protocol, Philips Electronics N.V. 1997．
[7] Upgrading Note 82C200-> SJA1000, Philips Export B.V. 1997．
[8] 阳宪惠 编著。《现场总线技术及其应用》，清华大学出版社，1999． 6
[9] 《LONWORKS技术介绍(原理和实践概述，第2版)》，埃施朗公司
[10] 《开放系统设计指南(设计以LONWORKS技术为基础的开放式楼宇控 制系统，2． 0版)》，埃施朗公司
[11] 《开放式系统技术要求规范(基于LONWORKS技术开放的自动化系统 框架，版本2． 0) 》，埃施朗公司
[12] 于敦 主编。《国外飞机供电系统手册》，中国航空信息中心，1997． 5
[13] AFWAL-TR-86-2084，Phase Ⅰ(姬劳 张晓斌等译)，Fault Tolerant Electrical Power System Phase Ⅰ：Study， AD-A177061， 1986． 12．
[14] AFWAL-TR-86-2084，Phase Ⅱ(姬劳 张晓斌等译)，Fault Tolerant Electrical Power System Phase Ⅱ：Analysis andPrcliminary Design，AD-A177278,1986． 12．
[16] 孙涵芳编著。《INTEL 16位 单片机》，北京航空航天大学出版社，1998． 3
[17] 李新民，桂叶欣 编著。《MCS-96系列8098单片微型计算机》，北京航
空航天大学出版社，1991． 6
[18] 王建文，程军，贺乐天 编著。《80386扩展内存编程》，西安电子科技 大学出版社，1994． 4
[19] 吴宁 编著。《80X86／Pentium微型计算机原理及应用》，电子工业出版 社，2000． 8
[20] 洪志全，洪学海 编著。《现代计算机接口技术》，电子工业出版社，2000． 8
[21] 冯博琴 编著。《硬件技术基础》，人民邮电出版社，2000． 6
[22] 岳怡 编著。《新型数字逻辑器件的GAL及其应用技术》，西北工业大 学出版社，1995． 12
[23] 郑纬民 编著。《计算机系统结构》，清华大学出版社，1992． 2
[24] 汤子瀛，杨成忠 编著。《计算机操作系统》，西北电讯工程学院出版社， 1984． 11
[25] [美]Thom Hogan著，计帆 译。《软硬件技术资料大全》，清华大学出版 社，1990． 6
[26] 夏德深，郑阿奇，谈惠峰 编著。《PC机系统大全》，东南大学出版社， 1995． 1
[27] 朱传乃 编著。《80386． 486微机系统分析》，北京希望电脑公司，1992． 6
[28] 葛本修，葛本倩 编著。《计算机组成原理与体系结构》，国防工业出版 社，1997． 1
[29] [美]Adrian King著，熊桂喜 蒋华 黎军英 译。《WINDOWS 95技术内幕》， 清华大学出版社，1995． 12
[30] 张昆苍 编著。《操作系统原理DOS篇》，清华大学出版社，1995． 4
[31] 孙守阁，徐勇 编著。《WINDOWS设备驱动程序技术内幕》，清华大学出 版社，2000． 5
[32] 杨强，李堂秋编著。((WIN 9X虚拟设备驱动程序编程指南》，清华大学 出版社，1999． 3
[33] 《Using SoftICE》，Compuware Corporation．，September 2000
[34] 《Using DriverWorks》，Compuware Corporation．，September 2000
[35] 《Using VTOOLSD》，Compuware Corporation．，April 1999
[36] [美]R．S．普雷斯曼 著，郭肇德，郑少仁 译。《软件工程》，国防工业出 版社，1988． 7
[37] 严蔚敏，吴伟民 编著。《数据结构(C语言版)》，清华大学出版社，1999． 2
[38] 谭浩强 编著。《C程序设计》，清华大学出版社，1996． 6
[39] 许金梧，杨德斌，徐科 编著。《TURBO C实用大全》，机械工业出版社， 1997． 4
[40] 刘甲耀，严桂兰 编著。《TURBO C语言程序设计》，电子工业出版社， 1991． 10
[41] 林学焦，刘力，晓夏译。《TURBO C用户手册》，中国科学院希望高级 电脑技术公司，1990． 3
[42] 汤元信，刘元法 等编著。《电子工艺及电子工程设计》，北京航空航天 大学出版社，1999． 7
[43] [美]Intel 公司 著，上海电子计算机厂 周红群 胡传国 李清慈 译。 《Intel 80486 微处理器技术参考手册》，上海科学普及出版社，英特尔 计算机技术有限公司，1992． 12
[44] 艾德才，陆明，李文彬编著。《80486／80386系统原理与接口大全(上)--80486系统原理》，清华大学出版社，1996． 7
[45] 艾德才，陆明，李文彬编著。《80486／80386系统原理与接口大全(下)--80486系统原理》，清华大学出版社，1996． 7
[2] 《DATA SHEET-SJA1000 Stand-alone CAN controller》, PHILIPS Semiconducters, 1997． NOV 04
[3] 《APPLICATION NOTE-SJA1000 Stand-alone CAN controller》, PHILIPS Semiconducters, 1997． NOV 04
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[21] 冯博琴 编著。《硬件技术基础》，人民邮电出版社，2000． 6
[22] 岳怡 编著。《新型数字逻辑器件的GAL及其应用技术》，西北工业大 学出版社，1995． 12
[23] 郑纬民 编著。《计算机系统结构》，清华大学出版社，1992． 2
[24] 汤子瀛，杨成忠 编著。《计算机操作系统》，西北电讯工程学院出版社， 1984． 11
[25] [美]Thom Hogan著，计帆 译。《软硬件技术资料大全》，清华大学出版 社，1990． 6
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[44] 艾德才，陆明，李文彬编著。《80486／80386系统原理与接口大全(上)--80486系统原理》，清华大学出版社，1996． 7
[45] 艾德才，陆明，李文彬编著。《80486／80386系统原理与接口大全(下)--80486系统原理》，清华大学出版社，1996． 7