基于VxWorks的CAN总线的应用研究
摘要
随着CAN总线技术的不断进步，CAN总线本身所具有的高位速率、强抗干扰性等特点使CAN总线在汽车、制造业、航空等各领域中的应用大量普及，CAN总线的开发也得到了越来越多的关注。
VxWorks操作系统是一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，它具有可伸缩、可裁减和可靠性，同时适用于所有流行目标CPU平台。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空和航天等高精尖技术工业中。
论文以中国船舶工业集团船舶行业基金资助课题为背景，重点研究了CAN总线VxWorks的相关技术，并将VxWorks内核移植到CAN总线控制器中，实现了综合导航系统的总线功能。论文简要分析了CAN总线的特性优势，概括分析了VxWorks的多任务、I／O接口函数和时钟管理等特征。并以导航系统为背景，对CAN总线的软件和硬件进行了详细的分析和说明。最后制定CAN网测试计划并对测试结果进行分析和总结。论文所作工作主要包括：
1．现场总线和CAN总线；
2．导航系统概述；
3．嵌入式操作系统VxWorks简介；
4．CAN网络结构设计；
5．VxWorks的加载方式在本课题中的应用；
6．CAN总线主要功能模块的实现；
7．CAN网测试计划和测试结果与分析；
论文设计和实现了基于VxWorks的CAN Bus在船舶导航系统中的各信息的采集和交互，为上层客户端集中检测现场数据提供了可靠的网络平台，为船舶自动化设计提供了实践依据。另外此网络还可用于实现智能园区、环境工程、植物工厂、工业制冷等方面的应用。经实验证明，该系统运行稳定可靠，使用灵活方便，具有广阔的应用前景和推广价值。
With the constant development of the CAN Bus technology,because of high bit rate and interference immunity that CAN Bus has itself,it becomes more popular in the application of the field of automobile , manufacture and navigation production. Also the development of the CAN Bus receives more and more attention.
VxWorks is the Real Time Operating System(RTOS),it is retractable,can be reduced and has reliability,also it can be used on all of the popular CPU platform. Because of its good reliability and brilliant real time attribution,it has been widely used in communication,military affairs,navigation,spaceflight and many other high end technology industries.
This paper is funded by the corpus of China State Shipbuilding Corporation,it emphasizes on the techonology of CAN Bus and VxWorks,also it makes the transplant of VxWorks's internal control system to CAN Bus's master control system in order to make navigation system into reality.This paper starts from the character advantage of CAN Bus,then analyses VxWorks's multitasking,I/O interface function and time management. In addition,it introduces the CAN Bus's software and hardware on the background of the navitation system.At last,it establishs a test plan of the CAN Bus network and it also analyses and summarizes the result of the test.
The work that this paper has done includes:
1. Fieldbus and CAN Bus;
2. The introduction of navigation;
3. The introduction of embedded operating system VxWorks;
4. The construction of CAN Bus network's architecture;
5. The application of VxWorks's load mode in this paper;
6. The accomplishment of CAN Bus's main functional module;
7. The test plan of CAN Bus network and the analiysis of the result;
This paper has planned and realized the CAN Bus's collection and interaction of information in the navigation system on the basis of VxWorks,it affords a reliable network platform for the centralized data detection of the upper client,it offers pratical reliance for automatic design.Besides,this network can be used to realize intelligent garden area,enviromental engineer,plant factory,industrial refrigeration etc.With the avidence of the test,the system can run stabile and reliable,and can be used flexible and conveniently,it has a extensive applicative prospect and promotion value.
VxWorks操作系统是一种嵌入式实时操作系统(RTOS)，它具有可伸缩、可裁减和可靠性，同时适用于所有流行目标CPU平台。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空和航天等高精尖技术工业中。
论文以中国船舶工业集团船舶行业基金资助课题为背景，重点研究了CAN总线VxWorks的相关技术，并将VxWorks内核移植到CAN总线控制器中，实现了综合导航系统的总线功能。论文简要分析了CAN总线的特性优势，概括分析了VxWorks的多任务、I／O接口函数和时钟管理等特征。并以导航系统为背景，对CAN总线的软件和硬件进行了详细的分析和说明。最后制定CAN网测试计划并对测试结果进行分析和总结。论文所作工作主要包括：
1．现场总线和CAN总线；
2．导航系统概述；
3．嵌入式操作系统VxWorks简介；
4．CAN网络结构设计；
5．VxWorks的加载方式在本课题中的应用；
6．CAN总线主要功能模块的实现；
7．CAN网测试计划和测试结果与分析；
论文设计和实现了基于VxWorks的CAN Bus在船舶导航系统中的各信息的采集和交互，为上层客户端集中检测现场数据提供了可靠的网络平台，为船舶自动化设计提供了实践依据。另外此网络还可用于实现智能园区、环境工程、植物工厂、工业制冷等方面的应用。经实验证明，该系统运行稳定可靠，使用灵活方便，具有广阔的应用前景和推广价值。
With the constant development of the CAN Bus technology,because of high bit rate and interference immunity that CAN Bus has itself,it becomes more popular in the application of the field of automobile , manufacture and navigation production. Also the development of the CAN Bus receives more and more attention.
VxWorks is the Real Time Operating System(RTOS),it is retractable,can be reduced and has reliability,also it can be used on all of the popular CPU platform. Because of its good reliability and brilliant real time attribution,it has been widely used in communication,military affairs,navigation,spaceflight and many other high end technology industries.
This paper is funded by the corpus of China State Shipbuilding Corporation,it emphasizes on the techonology of CAN Bus and VxWorks,also it makes the transplant of VxWorks's internal control system to CAN Bus's master control system in order to make navigation system into reality.This paper starts from the character advantage of CAN Bus,then analyses VxWorks's multitasking,I/O interface function and time management. In addition,it introduces the CAN Bus's software and hardware on the background of the navitation system.At last,it establishs a test plan of the CAN Bus network and it also analyses and summarizes the result of the test.
The work that this paper has done includes:
1. Fieldbus and CAN Bus;
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5. The application of VxWorks's load mode in this paper;
6. The accomplishment of CAN Bus's main functional module;
7. The test plan of CAN Bus network and the analiysis of the result;
This paper has planned and realized the CAN Bus's collection and interaction of information in the navigation system on the basis of VxWorks,it affords a reliable network platform for the centralized data detection of the upper client,it offers pratical reliance for automatic design.Besides,this network can be used to realize intelligent garden area,enviromental engineer,plant factory,industrial refrigeration etc.With the avidence of the test,the system can run stabile and reliable,and can be used flexible and conveniently,it has a extensive applicative prospect and promotion value.
引文
[1] 饶运涛，邹继军，郑勇芸著．现场总线CAN原理与应用技术．第一版．北京：北京航空航天大学出版社，2003：1-19页，29页
[2] 魏庆福．现场总线技术的发展与工业以太网总述．工业控制计算机，2002，15(1)1-5页
[3] 史久根，张培仁，陈真勇著．CAN现场总线系统设计技术．第一版．北京：国防工业出版社，2004：23页，54页，251页，260页
[4] 陈辞．CAN总线在综合导航系统中的应用．东北大学硕士学位论文．2005：14-50页
[5] 刘勇．CAN总线在导航系统中的应用研究．哈尔滨工程大学硕士学位论文．2006：4-8页
[6] 钱华明，郝燕玲．基于网络技术的综合导航系统研究．中国惯性技术学报，2004，12(03)：2-4页
[7] 齐国清，贾欣乐．船舶综合导航系统．大连海事大学学报，1998，024(001)：2-5页
[8] Wind River著．王金刚，王达心等译．Tornado用户指南．第一版．北京：清华大学出版社，2004：1-6页，52-102页
[9] Wind River著．王金刚，高伟等译．VxWorks程序员指南．第一版．北京：清华大学出版社，2003：7-18页
[10] 王学龙编著．嵌入式VxWorks系统开发与应用．第一版．北京：人民邮电出版社，2003：25-42页
[11] 周启平，张杨著．VxWorks程序员速查手册．第一版．北京：机械工业出版社，2005：27-32页
[12] 陈智育，温彦军，陈琪著．VxWorks程序开发实践．第一版．北京：人民邮电出版社，2004：2-5页
[13] 张晶曾宪云，嵌入式系统概述．电测与仪表，2002，39(436)，11页，42-44页
[14] 李郁松，郭裕顺．嵌入式实时系统及其开发．杭州电子工业学院学报，2003，23(1)：71-74页
[15] 姜书波，张焕春，经亚枝，李焱．实时操作系统用于嵌入式应用系统的设计．电测与仪表，2002，8(428)：41-44页
[16] 李江，常葆林．嵌入式操作系统设计中的若干问题．计算机工程，2000，26(6)：88-89页，94页
[17] 郭永志．嵌入式系统在通信控制其中的应用．信息技术与标准化，2002，6：16-17页
[18] 叶以民．嵌入式系统中的实时操作系统．测控技术，2000，19(4)：6-8页
[19] 张学志，肖志怀，李朝晖．以太网与现场总线．工业控制计算机．2001，14(7)：1-3页
[20] 谭浩强著．C程序设计．第一版．北京：清华大学出版社，2001：10-15页，242-246页，280页
[21] 罗国庆著．VxWorks与嵌入式软件开发．第一版．北京：机械工业出版社，2003：3-56页
[22] 唐寅著．实时操作系统应用开发指南．第一版．北京：中国电力出版社，2003：3-56页
[23] Wind River Systems. Tornado Users Guide 2.2, 2003
[24] Niall Murphy. A Short Trip on the CAN Bus, Embedded Systems Programming, 2003, 16(9):2P
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