【摘 要】
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现代船舶自动化面向大型化、高速化、智能化迅速发展,因此对船舶的自动控制要求也越来越高。CAN总线因为其较高的可靠性、网络安全性、实时性和低成本性在船舶机舱等强干扰的
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现代船舶自动化面向大型化、高速化、智能化迅速发展,因此对船舶的自动控制要求也越来越高。CAN总线因为其较高的可靠性、网络安全性、实时性和低成本性在船舶机舱等强干扰的环境中具有广泛的应用。尽管CAN总线具有诸多优点,但CAN总线不适合远距离数据传输及远程控制。而以太网稳定的通信质量、自纠错功能以及开放性强、传输距离不受限制等优点可以弥补CAN总线的缺点。并且以太网的特性也方便多个CAN网络的信息大量集中后的管理。CAN总线与以太网网关是一种CAN总线与以太网之间协议转换的装置,主要作用是实现CAN总线数据与以太网数据的双向透明传输。本文设计并实现了一种在硬件上双路冗余热备份的网关。网关采用分离式多线程的设计方案,以ATMEL-SAM9X25为核心处理器,嵌入式Linux系统为平台,设计了一种采用公共数据交互区的操作方法,将信息交互的热备份冗余方式增加到4种。本文通过研究CAN总线基本原理,结合linux系统的特点,将整个设计方案分为CAN总线传输、以太网传输、公共数据交互区动态管理、故障监测等多个部分。通过建立公共数据交互区以及公共信号量,使多个线程之间协同工作,提高了整个网关的实时性和可靠性,并增加了2种冗余方式。本文各个部分中：CAN总线传输部分实现了波特率设置、屏蔽码设置以及数据传输；以太网传输部分实现了参数设置和数据传输；公共数据交互区部分实现了互斥操作和动态管理；故障检测部分中实现了CAN总线和以太网的故障检测。本文在以太网传输中主要以TCP协议为主,同时支持UDP协议。在此之外,设计实现了用户参数设置模式,通过账户密码验证可以设置网关的相关参数。最后通过Visual C++6.0开发PC端软件对应的动态链接库。最后经过实验验证,本文设计的网关可以完成协议转换,监测网关故障,通过4种冗余方式提高了可靠性,满足船舶相关设备设计规范要求,同时也适用于自动控制的各个领域相关应用。
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