基于CANopen總線協(xié)議的城市地鐵數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)計(jì)
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1．3 使用PDO／SDO進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸
CANopen的數(shù)據(jù)傳輸具有兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，CANopen一般用過程數(shù)據(jù)對象(PDOs，Process Data Object)來處理短過程數(shù)據(jù)的快速交換，并通過SDO(Service Data Object)訪問對象詞典的人口。PDO可根據(jù)事件約束來循環(huán)或查詢傳輸，其傳輸采用無協(xié)議廣播形式。一個(gè)PDO傳輸可以達(dá)到八個(gè)字節(jié)，一個(gè)同步信息可同步網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的發(fā)送和遷移。每個(gè)PDO的屬性都可以在對象詞典中進(jìn)行配置，其中包含通信參數(shù)(CAN標(biāo)識符、傳輸類型等)和為每個(gè)PDO映射分配過程的數(shù)據(jù)。SDO則通過2個(gè)CAN-telegrams證實(shí)數(shù)據(jù)傳輸，并在兩個(gè)設(shè)備間建立點(diǎn)對點(diǎn)的通信。這樣，一個(gè)大的數(shù)據(jù)包(大于8字節(jié))就能被傳輸給每個(gè)SDO。
1．4 CANopen通信接口
CANopen協(xié)議中將通信對象分為四種：網(wǎng)絡(luò)管理對象(Network Management object，NMT)，服務(wù)數(shù)據(jù)對象(SDO)，過程數(shù)據(jù)對象(PDO)和預(yù)
定義報(bào)文／特殊功能對象。其中網(wǎng)絡(luò)管理對象(NMT)負(fù)責(zé)層管理、網(wǎng)絡(luò)管理和ID分配；服務(wù)數(shù)據(jù)對象用于對對象詞典中的項(xiàng)進(jìn)行訪問，此類報(bào)
文可以工作在預(yù)操作狀態(tài)和正常狀態(tài)；過程數(shù)據(jù)對象工作在正常操作狀態(tài)，可以傳送8個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，也就是64個(gè)狀態(tài)位。通常用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳送：預(yù)定義報(bào)文／特殊功能對象可為CANopen設(shè)備提供特定的功能，以方便CANopen主站對從站的管理。
1．5 CANopen總線的啟動和仲裁機(jī)制
在網(wǎng)絡(luò)初始化過程中，CANopen可支持最小boot-up機(jī)制和擴(kuò)展boot-up機(jī)制，其中擴(kuò)展boot-up是可選的，而所有CANopen設(shè)備和節(jié)點(diǎn)都必須能夠支持最小的boot-up機(jī)制。
當(dāng)兩個(gè)或更多的結(jié)點(diǎn)在同時(shí)發(fā)送時(shí)，往往可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突，這樣，CANopen總線就必須有一個(gè)仲裁機(jī)制，以便在發(fā)生沖突時(shí)可以可靠地分配總線給一個(gè)預(yù)備發(fā)送的結(jié)點(diǎn)。這個(gè)策略叫做總線仲裁。CAN總線使用一位一位的總線仲裁方式。當(dāng)兩個(gè)CAN站同時(shí)發(fā)送時(shí)，其發(fā)送權(quán)力可由顯性總線狀態(tài)決定。通過監(jiān)視總線，當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)失去了總線仲裁時(shí)，它會被立即偵察到并停止發(fā)送，而當(dāng)所有的結(jié)點(diǎn)都發(fā)送一個(gè)隱性位時(shí)，總線只在隱性狀態(tài)。事實(shí)上，只要有一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)顯性位，整個(gè)總線電平就都是顯性的。
2 城市軌道列車通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)
2．1 列車現(xiàn)場控制級通信網(wǎng)絡(luò)
本文以4輛地鐵列車車廂編組為對象來進(jìn)行列車通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，4輛地鐵列車車廂由兩個(gè)車輛單元組成，每一個(gè)單元包含帶司機(jī)室的拖車(Trail car with cab，Tc)和帶受電弓的動車(MotorCar with pantograph，Mp)。圖2所示是基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的列車通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156520.htm
該列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參照TCN(Topology Change Notification)配置，采用的是CAN總線，列車編組單元內(nèi)的車輛總線采用CANopen協(xié)議。
所設(shè)計(jì)的地鐵列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于輕型、模塊化和分布式設(shè)計(jì)，列車網(wǎng)絡(luò)采用兩級總線的層次結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)采用兩路CAN總線來將各子系統(tǒng)的控制單元合理地分配到這兩路CAN總線上。每路CAN總線在Mp(帶受電弓的動車)車上有一個(gè)中繼器，各個(gè)子系統(tǒng)提供的CANopen接口都連接
到列車總線，以便于傳遞控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。列車控制監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)視各子系統(tǒng)設(shè)備，同時(shí)接收各子系統(tǒng)的故障和狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過總線控制子系統(tǒng)以完成相應(yīng)的功能。
一般情況下，在選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、可靠性、可擴(kuò)充性等性能，以選擇合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車設(shè)備級CAN總線網(wǎng)絡(luò)物理層的高可靠性。本文選擇的CAN總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠更好地運(yùn)行列車自動系統(tǒng)，其中包括列車自動保護(hù)系統(tǒng)(ATP)和列車自動運(yùn)行系統(tǒng)(ATO)。
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