CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN i
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1 : TJ63 : CAN ( )
2 CAN CAN CAN CAN CAN CAN CAN i
3 ABSTRACT In this paper, two applications are introduced including the torpedo election integrated system and thermal power torpedo propulsion testing & simulation system based on the studying and comprehending of CAN bus protocols, which show the different characteristic of CAN. In the application of torpedo election integrated system, the conception of torpedo election integrated system is put forward for the first time. And the study of CAN in the torpedo election system is also for the first time in this area. In the application of thermal power torpedo propulsion testing & simulation system, CAN bus was advanced in the test and digital simulation system. A framework of it was established. The hardware and software interface was designed and debugged. Some type interface was advanced. And a multicast demo system was designed in the paper. The results of the researching in the paper are good value of practical and reference for the development and the application of CAN bus in the torpedo election system. In addition, the researching on the thermal power torpedo propulsion testing & simulation system has good reference for the establishment of the laboratory. Key words: CAN, multihost, field bus, torpedo election integrated system, thermal power torpedo propulsion system, data communication ii
4 i ii CAN CAN CAN CAN CAN 1553B CAN CAN iii
5 :MCCAN 72 2 :CANDIO 72 iv
6 IEEE488 I 2 C SPI STD CAMAC Fastbus ISA CompactPCI VXI GPIB SCSI MXI RS-232C RS-485 USB FireWire FF Profibus CAN LonWorks WorldFIP CAN 1-1 STD CAMAC ISA PCI VXI CompactPCI PXI STD CAMAC ISA PC PCI CompactPCI VXI IEEE488 SCSI MXI IEEE488 SCSI MXI NI National Instrument 32 VXI 1
7 RS-232 RS-232 RS-422 TIA/EIA-485-A RS USB Universal Serial Bus IEEE1394 FireWire FireWire 800Mbit/s~3.2Gbit/s I 2 C SPI 1-1 Fieldbus 2
8 1-2 DCS Distributed Control System 1-1 DCS DCS DCS DCS DDC CPU I/O I/O CPU 3
9 DCS Fieldbus FCS fieldbus control system DCS [32] DCS 66% [28] I/O I/O DCS 46% 80 4
10 Siemence Philpis Echelon Motorola Fisher-Rosemount Foxboro Intel FF Profibus CAN LonWorks WorldFIP CAN FF Profibus LonWorks WordFIP OSI ~ CSMA/CD CSMA/CD CRC CRC CRC CRC CRC 5kbps~ 1Mbps 31.25kbps 2.5Mbps 9.6kbps~ 12Mbps 300bps~ 1.5Mbps 10km 500m~1.9km 100m~10km 2.7km 2.5Mbps 1-2 FF Profibus CAN CAN CAN CAN 5
11 CAN CAN CAN 2-1 CAN CAN Controller Area Network ASC ABS 80 BOSCH CAN BENZ BMW PORSCHE ROLLS ROYCE JAGUAR CAN CAN CT CAN CAN Philips Semiconductors CAN Version ISO CAN ISO-DIS11898 ISO-DIS CAN CAN CAN 6
12 CAN 1 CAN 2 CAN ID 3 CAN CSMA/CD 0 1, 4 CAN 5 CAN l (CAN2 0A) (CAN2 0B) CAN 10km( 5kbps ) lmbps( 40m) CAN CAN CRC 9 CAN 10 CAN 2-1 1Mbps 40m 7
13 CAN 500kbps 250kbps 125kbps 100kbps 50kbps 20kbps 10kbps 5kbps 130m 270m 530m 620m 1.3km 3.3km 6.7km 10km RS-485 Profibus RS-485 RS M 100K 1200 CAN RS CAN 2 CAN I 2 C 1553B CAN I 2 C ( 400Kbit/s) 1553B RS B CAN 2-2 CAN CAN OSI/OSI 2-1 8
14 CAN LLC MAC / / / MAC LME PLS PMA / MDI PLS LME 2-1CAN IEEE PLS Physical Signalling PMA Physical Medium Attachment MDI Medium Dependent Interface LCC Logic Link Control MAC Medium Access Control LCC LCC 9
15 CAN LCC LCC CPU LCC 1 DLC Data Length Code LCC /29 DLC 4 LCC LCC 2 LCC DLC /29 DLC LCC MAC MAC [1][2][6][7] MAC LCC SOF Start Of Frame CRC ACK EOF End Of Frame 2-4 CRC ACK 2-4 MAC MAC 6 RTR Remote Transmission Request 1 MAC 2-5 CRC ACK 2-5 MAC 10
16 CAN CAN CAN CRC [14] 500kbps 25% CAN CAN 5 5 (l) (2) 6 (3)CRC CRC CRC CRC CRC (4) (5) CRC CAN (error active) (error passive)
17 CAN REC>127 TEC<127 REC<128 TEC< TEC> CAN TEC Transfer Error Counter REC Recive Error Counter (l) l (2) 8 (3) 8 (4) 8 (5) 8 (6) 7 l1 ( 12
18 CAN ) (7) ( ) l 0 (8) ( ) l 127 l (9) 127 l (10)
19 CANL CANH CAN 1 VCC CAN n CAN VCC CAN n ECU / [1][2][6] ISO CAN-H 2 CAN-L 3 CAN-H 4 CAN-L 5 CAN-H 6 CAN-L 7 CAN-L CAN-H 14
20 CAN 8 CAN-H CAN-L [15] CAN CAN ISO CAN CAN CAN CPU Basic CAN Full CAN CPU Peli CAN FIFO CAN CAN 1 CANOpen CAL CiA CAN in Automation user grop CANOpen CiA CAL CANOpen CANOpen CiA DS-301 CANOpen CAN 15
21 CAN CANOpen 2 DeviceNet DeviceNet / I/O DeviceNet ODVA(Open DeviceNet Vendor Association) IncDeviceNet PCAL Portable CAN Application Layer Kvaser AB CAN Kingdom CAN CAN CAN 16
22 50 60 MK
23 R x y z, 3-1, / / x y z R V 18
24 2 ω = ψ& + & θ + & ϕ θ ϕ ϕ ψ & & θ & ω Y ω Z ω X = ψ& = & θ = & ϕ 3-1 θ ϕ θ ϕ ω X ω Y ω Z = ψ& sinθ + & ϕ = ψ& cosϕ cosθ + & θ sinϕ = ψ& sinϕ cosθ + & θ cosϕ & ϕ = ψ sinθ & θ = ψ& sinϕ cosθ + & θ cosϕ ψ& = ψ& cosϕ cosθ ψ& + & θ sinϕ cosθ, cosϕ 1, sin ϕ ϕ, sin θ θ, & ϕ = θψ& & θ = ϕψ& ψ& = ϕθ& 3-4 θ = 0 ψ = α 0 19
25 ψ& ϕ& ϕ 3 MK46 r d e θ R v r d e a z
26 v
27 CAN 0FFH 22
28 DAIS(Digital Avionics Information System) B B 304 STD RS232 RS kbps 30m 19.2kbps 23
29 15m RS232 RS232 CAN Controller Area Network CAN C 4 I CAN CAN CAN 1553B 3-3 CAN 1553B 1553B CAN CAN CAN 1553B 1553B 1553B BC RT 1553B 1553B 1 24
30 1553B 1Mbps B 32 3 ARQ B / BC RT CAN 1553B CAN 1553B 1 Tr 1 RT B W W 3 RT 4 RT 1553B CAN M/D/1 1553B CAN Tr T r L = 2 1 ( 1 ρ) S + ( S) 2µ c( 1 S )
31 T r = T f ST f ( S) 3-6 L L = mw m ρ = λ / µc c S S = mρ T f CAN [31] B CAN CSMA/CD 1553B 26
32 2 CAN 1553B CAN CAN 1553B 1553B ARQ CAN CAN CAN 1553B CAN 1553B CAN CAN 1553B CAN CAN MK46 1 AYK-14 27
33 MK46 A CAN 1-3 / CAN CAN 125Kbps CANA 500Kbps CANB 530m 130m 28
34 B
35 / / / / / * * * * / / * * H H & v * * 30
36 / e r * * d * / H * H & * * * * CAN
37 kbit/s t=(1/125000) 64 5= s=2.56ms T= =51.2ms CAN CAN 32
38 DDC 4~20mA CAN
39 34 HAP s s p n C N = s n s C V0 D0 Di HAP 796 Vi
40 N e = η M e g H u M H η g u e N e = N p n s = A η 1 ( M ) 3 e g A η Ds n = f, s ( D M ) s g M g Q ( a) = f ( ) Q = f n i, D i α n D i i α P 2 P Q = C A ρ e
41 CANA 250kpbs CANB 36
42 CAN CANA CANB 37
43 1 CAN 2 P1 P2 P3 Q1 Q2 Q3 P4 Q A/D 2 CAN
44 3 P5 P6 T1 Q5 T2 P5 P6 500HZ Q5 T2 4~8s 4 4 P7 P8 T3 P9 5 N M Hz 39
45 3 CAN DDC RS-485 CAN CAN 4-3 CAN 40
46 P1 P2 P3 P4 Q1 Q2 Q3 Q4 P5 P6 P7 P8 1500~3000RPM 25~50 Shannon f t fmax f 2fmax f t fs (5-10)fmax 500Hz P5 P6 P7 P P5 P6 P7 P8 CAN 2.0B Hz 90k k 250kbps 270m CAN CAN CAN 12 41
47 5 SXD A/D 2 12 D/A 16 TTL 16 TTL 4 CAN CAN-PC104 PC PC 1 WINDOWS9.X/NT
48 LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) G LabVIEW GPIB VXI PXI CAN RS 232 RS 485 LabVIEW LabVIEW LabVIEW LabVIEW VIS front panel block diagram VI Controls Indicators VI VI LabVIEW VI function structures (terminals) LabVIEW 4-4 [12] 43
49 s ( D M ) s g n = f, , PID Fuzzy 4-3 [-e e] [-ec ec] X={-n -n+1 0 n-1 n} 0.5/k1 0.5/k2 Fuzzy 44
50 ( k e k ec) U = ku f 1, 2 f U e ec PD R E E de/dt k1 k2 Fuzzy 4-3 Fuzzy Fuzzy Fuzzy PI PI PI k1 Fuzzy de/dt k2 2 Fuzzy 4-4 Fuzzy PI Fuzzy e ec I = K e e0 + 45
51 I1 J1 I1 J1 L1 u1 J 1 = K e& 0 ec I J U u ( Ke e I ) K = 0 1 e1 + ( K ec J ) K = e& 0 1 e& = U 0 + K 0 L1 I2 J2 L2 U U U = KU 0 KU1 L2 U U 2 = 1 + U U 2 U 1 n n Fuzzy 3 Fuzzy PI k1 = 0+k E / ku de/dt k2 E max u= E+(1- )EC ki/s 4-5 Fuzzy e ec 46
52 α α + K = 0 α U = αe + ( 1 α )EC k (1-0) E E E E EC E EC k1 k2 ku ki 47
53 CAN CAN CAN CAN 5-1 CAN 3 1 +CAN +CAN 2 CAN +CAN 3 I/O CAN +CAN CAN 1 CAN Intel 8Xc196CA/CB 16 CAN2.0B Philips 80c592/598 8 CAN2.0A P51XA-c3 16 CAN2.0B Motorola CAN2.0B 68HC05x4 CAN2.0A TI TMS320F243 DSP Siemens 80C16x(164CI 167CR) 16 CAN2.0B 80C537 80C535 80C505 8 CAN2.0B 2 CAN Philips 82c200 Basic CAN CAN2.0A SJA1000 Peli CAN CAN2.0B Intel CAN2.0A 48
54 82527 CAN2.0B Simens 81C90/91 CAN2.0A 3 I/O CAN CAN Philips 82c CAN 80c150 I/O 125kbps CAN2.0B 5-2 CAN CAN CAN CAN CAN ISO CAN CAN RX TX RX TX VCC VCC VCC VCC 5-1 ISO CANH CANL
55 CAN V CANH V CANL Vdiff 30 Philips 82C250 1Mbps C250 RFI 82C250 CAN 5-3 U Vdiff CANL CANH t C250 RX1 TX1 RX0 TX0 Vref RxD TxD Rs GND CANL CANH VCC CANL CANH CAN 560 Rext VCC 100nF VCC C250 CAN 5-4 CAN 50
56 RX0 TX0 VDD R1 R E C IN- B IN+ 6N137 IN+ B IN- C E GND R3 R4 104 CAN VCC Rext Vref RxD TxD Rs GND 82C250 CANL CANH VCC 6N137 GND 100nF VCC 5-4 CAN RS232 CAN 10kbps RS232 30m CAN 6.7km CAN 80C C250 82C250 CANL TXD RXD2 CANL CANH RXD TXD2 CANH 5-5 CAN R1 T1 R2 T2 RXD1 TXD1 RXD2 TXD2 1 0 R1 R2=1 T1 T2=1 T1=1 R1=0 T1=1 T2=0 R2=0(T1=1 ) R1=0 T1=1 R2=0 T2=0 R1=1 T2=1 R2=1 51
57 CAN 82C250 TXD RXD CAN CAN CAN CAN CAN 5-6 CAN + EEPROM I/O E E P R O M R A M A/D D/A CAN CAN 5-6 CAN CAN CAN RAM ROM A/D D/A I/O ROM RAM A/D D/A EEPROM EEPROM CAN 52
58 CAN EEPROM X25045 CAN 5-6 CAN CAN I/O 82C150 CAN CAN TXD1 RXD1 0.5VCC CAN C250 V REF 3 CAN Rs Rs k Rs=13K 125kbps 1000m 4 SJA1000 INT 5 TXD RXD
59 CAN CMX ROTS CMX-RTX TM CAN model-can-bus CAN SJA C51 MCS51 SJA H CAN Basic CR EQU 00H CMR EQU 01H SR EQU 02H IR EQU 03H ACR EQU 04H AMR EQU 05H BTR0 EQU 06H 0 BTR1 EQU 07H 1 OCR EQU 08H CAN INIT NOP MOV MOV DPTR #CR A #01H A NOP MOV DPTR #ACR 54
60 CAN MOV A #0F7H A MOV MOV DPTR #05H A #00H A MOV MOV DPTR #BTR0 A #07H A timer0 125kbps MOV MOV DPTR #BTR1 A #0A3H A timer1 MOV MOV DPTR #OCR A #0AAH A MOV MOV DPTR #CR A #06H A MOV MOV DPTR #CMR A #04H A RET CAN 0 BTR0 BRP SJW 1 BTR1 TSEG1 TSEG2 5-7 ( 1) ( 8TSEG TSEG TSEG ) ttseg2 = tscl 4TSEG TSEG2.1+ TSEG t TSEG1 = tscl TSEG +
61 CAN t b t sync t TSEG1 t TSEG2 t SCL 5-7 t SCL t SCL ( 32BRP BRP.4 + 8BRP.3 + 4BRP.2 + 2BRP ) = 2 t BRP + CLK t CLK tb t = t + t + t t b SJW sync SEG1 SEG2 ( 2 SJW ) = t SJW SCL 16MHz BTR0=07H BTR1=0A3H 125kbps AC.7~AC.0 8 ID.10~ID.3 AM.7~AM.0 [(ID.10~ID.3)= AC.7~AC.0 ] AM.7~AM.0 = B 5-8 message bit acceptance code bit =1 acceptance mask bit 1 & logic 1=acceptance logic 0=not acceptance 5-8 ID.2~ID
62 5-1 AMR= B X CAN ACR1= XXX ACR2= XXX ACR3= XXX 8H~FH 10H~17H 18H~1FH AMR= B ACR= XXX ID.5 ID.5=0 1 [8H~FH] [28H~2FH] X ID1= XXXXB ID2=000000X0XXXB ID3=00000X00XXXB [00H~0FH] [00H~07H] [10H~17H] [00H~07H] [20H~27H] [00H~07H] & acceptance mask bit acceptance code bit =1 1 massege bit 1 acceptance code bit acceptance mask bit = & logic 1=acceptance logic 0=not acceptance
63 CAN 29 ID Philips SJA CAN SJA1000 INT CAN CAN CAN ORG LJMP INT0 NOP 0003H INT0 PUSH MOV MOVX MOV JB A DPTR #IR 20H A 00H RECE JB 01H TRANS JB 02H ERROR JB 03H OV JB 04H WAKE RECE NOP MOV R1 #0AH MOV DPTR #14H READ NOP MOVX A INC R0 INC DPTR DJNZ R1 READ MOV DPTR #01H 58
64 CAN MOV A #04H A POP A RETI ERROR NOP NOP POP A RETI TRANS NOP MOV DPTR #0AH MOV A #ID A INC DPTR MOV A #NUM RTR &DLC MOV DPTR #CMR MOV A #0DH A POP A RETI OV NOP MOV DPTR #CMR MOV A #0CH A POP A RETI WAKE NOP NOP POP A RETI END 5-3 CAN CAN CAN
65 CAN MCCAN 1 MCCAN 2 MCCAN 3 CANDIO 5-10 CAN 4 1 ADK51 MCCAN 1 89C51+SJA C250 CANDIO CAN 16 I/O 82C150 MCCAN 89C51 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5~P1.7 LED SJA H SJA C250 6N137 CANDIO 2 P0~P16 P0~P3 ID P4 P10 DPM P5 P6 A/D P7 P8 P9 P11 I/O P12 P13 I/O P14 P15 P16 A/D MCCAN 125kbps BTR0 #07H BTR1 #0A3H 15K CAN 125kbps 530m 900m 1000m 500 ACK 60
66 CAN CAN 1 S31 ON OFF L11 L21 2 S32 ON OFF L12 3 S21 ON OFF L31 4 S33 OFF AMR ACR H~07H H H 61
67 I 2 C I 2 C M 1 CAN 2 CAN 3 CAN 62
68 CAN CAN CAN CAN CAN DSP 4 CAN CAN EMIT Embedded Micro Internetworking Technology 5 63
69
70 [1] Philips Semiconductors.1000 Product Specification [2] Philips Application Notes and Development Tools for 80C51 Microcontrollers 1995 [3] Instrumentation Reference and Catalogue National Instruments Corp USA 1997 [4] 1998 [5] I 2 C [6] CAN 1996 [7] 1999 [8] CAN [9] MCAN [10] CAN [11] 1998 [12] [13] CAN [14] CAN [15] [16] CAN [17] CAN
71 [18] CAN [19] [20] [21] 1999 [22] EMIT [23] CAN [24] [25] CAN [26] [27] [28] [29] CAN UART [30] CAN-bus [31] CAN 1553B
72 I 2 C 67
IT 200 IEC61158 ISA 1984 SP-50 IEC 1985 1986 1987 IEC 61158 Profibus FIP Rosemount Profibus Siemens Honeywell FIP Bailey ISP 1992 WorldFIP 1993 FF 1994 1998 FF FF P-Net Profibus WorldFIP Foundation Fieldbus
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