CAN總線實(shí)驗(yàn)?zāi)K

CAN總線實(shí)驗(yàn)?zāi)K用于模擬車控系統(tǒng)基本原理。汽車電子車身網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由多個(gè)ECU之間采用高速CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)車輛動(dòng)力與操作系統(tǒng)信息快速交互。通過總線的連接，將多個(gè)ECU組成控制網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)相互間的信息互聯(lián)互通，展示車控信息采集及處理過程。本系統(tǒng)建設(shè)提供ECU仿真模型、源代碼等，通過CAN總線組網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)基本車載網(wǎng)絡(luò)的模型，了解車載網(wǎng)絡(luò)的基本構(gòu)成。通過可配套使用的平臺軟件，以達(dá)到構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制方案，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)模型，并通過對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析、處理等對車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測量、評估、優(yōu)化等目的。包含組合儀表ECU、車燈控制ECU、信息采集ECU以及防盜報(bào)警ECU等。

一、系統(tǒng)功能

該實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)以生活中常用的車輛CAN總線控制系統(tǒng)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，涉及汽車電子控制、CAN總線、OBD等技術(shù)，涵蓋了典型車型的舒適CAN系統(tǒng)（低速CAN）、動(dòng)力CAN系統(tǒng)（高速CAN）、高低速CAN/LIN網(wǎng)關(guān)及各系統(tǒng)中典型的ECU節(jié)點(diǎn)，真實(shí)再現(xiàn)汽車CAN/LIN總線控制網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)兼顧車上裝控制實(shí)驗(yàn)，能模擬完成展車、起豎、鎖彈、鎖筒等典型控制實(shí)驗(yàn)。

·提供各ECU的原理圖、源代碼，為開發(fā)汽車ECU、車載網(wǎng)絡(luò)奠定軟、硬件基礎(chǔ)；

·提供示范工程，學(xué)會(huì)使用對ECU車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)、測量、仿真、診斷、測試、分析的基本方法；

·通過完成對車載網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、軟件仿真、半實(shí)物仿真、硬件在環(huán)仿真；

·學(xué)習(xí)各汽車ECU的軟、硬件設(shè)計(jì)方法，符合汽車應(yīng)用各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)；

·學(xué)習(xí)在環(huán)境中對ECU進(jìn)行虛擬仿真、測量、調(diào)試、診斷；

·學(xué)習(xí)汽車ECU診斷功能的軟、硬件設(shè)計(jì)方法；

·學(xué)習(xí)OBD相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自診斷功能并輸出系統(tǒng)運(yùn)行信息和故障信息；

·學(xué)習(xí)汽車電子控制系統(tǒng)中的典型控制策略及診斷方法；

·學(xué)習(xí)通過建立CAN通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)仿真、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等總線與ECU開發(fā)功能；

·學(xué)習(xí)該實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)與模擬實(shí)車網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合仿真。

二、系統(tǒng)組成

1.CAN/LIN網(wǎng)關(guān)及 OBDII診斷ECU

2.汽車組合儀表ECU   

3.舒適系統(tǒng)中央控制/防盜報(bào)警ECU

4.轉(zhuǎn)向柱燈光開關(guān)ECU

5.發(fā)動(dòng)機(jī)信號模擬ECU

6.舒適系統(tǒng)左前門/燈ECU

7.舒適系統(tǒng)右前門/燈ECU

8.舒適系統(tǒng)左后門/燈ECU

9.舒適系統(tǒng)右后門/燈ECU

10.倒車?yán)走_(dá)ECU

11.仿真開發(fā)平臺

三、主要參數(shù)

1.CAN/LIN網(wǎng)關(guān)及 OBDII診斷ECU

1.1 可實(shí)現(xiàn)低速CAN網(wǎng)絡(luò)與高速CAN網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)選擇性交互，完成汽車電子車身網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同通信速率CAN網(wǎng)絡(luò)之間的信息互聯(lián)互通；

1.2 支持CAN2.0A與CAN2.0B協(xié)議；

1.3 具有OBD診斷功能，用于舒適系統(tǒng)的故障診斷，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自診斷功能并輸出運(yùn)行信息和故障信息；

1.4 符合KWP1281等診斷協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，物理接口符合OBD II標(biāo)準(zhǔn)要求；

1.5 提供軟件代碼測試CAN各種波特率標(biāo)準(zhǔn)、通信幀的類型、通信幀的格式、總線濾波等功能。

1.6 可通過平臺軟件對ECU進(jìn)行CAN-BUS網(wǎng)絡(luò)通信軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

2.汽車組合儀表ECU

主要用于模擬 柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

2.1 儀表包括：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表、車速表、燃油表和溫度表。

2.2 指示包括：燃油報(bào)警信號、水溫報(bào)警信號、充電指示信號、機(jī)油壓力報(bào)警指示、制動(dòng)器液位故障報(bào)警指示、駐車制動(dòng)指示、制動(dòng)蹄片間隙警告指示、安全帶未系警告指示、SRS故障指示、近光燈、遠(yuǎn)光燈、防霧燈、轉(zhuǎn)向燈等。

2.3軟件包括以下模塊單元：

2.3.1燃油表控制模塊：主要有油位采集模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

2.3.2溫度表控制模塊：主要有溫度采集模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

2.3.3車速表控制模塊：主要有車速采集模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

2.3.4轉(zhuǎn)速表控制模塊：主要有轉(zhuǎn)速采集模塊和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

2.3.5指示燈模塊：主要有信號采集和控制信號輸出模塊；

2.3.6CAN通信模塊：主要有數(shù)據(jù)處理模塊、CAN接收和發(fā)送模塊；

2.4 實(shí)驗(yàn)信號輸入：

實(shí)驗(yàn)設(shè)備自帶信號輸入；信號發(fā)生器信號輸入；CAN網(wǎng)絡(luò)報(bào)文輸入。

2.5 通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

2.6 提供ECU實(shí)物原理圖、實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源。

3.舒適系統(tǒng)中央控制/防盜報(bào)警ECU

3.1 六路以上繼電器控制輸出，五路以上報(bào)警信號輸入；

3.2 綜合應(yīng)用CAN總線通信與無線通信的數(shù)據(jù)交互技術(shù)，以及汽車防盜原理；

3.3 提供ECU原理圖及實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源；

3.4 多路LED工作指示燈控制電路；

3.5 電子防盜軟件部分主要包括功能選擇開關(guān)信號采集與處理、制動(dòng)踏板等開關(guān)信號采集與處理、振動(dòng)傳感器信號采集與處理、RF信號采集與處理、繼電器控制及控制策略；

3.6 通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

4.轉(zhuǎn)向柱燈光開關(guān)ECU

4.1八路以上信號輸入接口；

4.2CAN總線接口；

4.3發(fā)送信號：示寬、近光、遠(yuǎn)光、左轉(zhuǎn)向、右轉(zhuǎn)向、閃光、前霧、后霧燈信號；

4.4接收單元：組合儀表及舒適系統(tǒng)的左前、右前、左后、右后車門車燈控制ECU；

4.5提供ECU原理圖及實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源；

4.6通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真；

4.7通能夠通過平臺軟件對單個(gè)ECU的CAN-BUS通信功能進(jìn)行診斷，并可做多個(gè)ECU聯(lián)網(wǎng)后CAN-BUS通信的綜合診斷

5.發(fā)動(dòng)機(jī)信號模擬ECU

該單元主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)信號的模擬

5.1發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號、車速信號的數(shù)字/模擬脈沖模擬；

5.2輸出燃油油量信號、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度信號的電阻變化信號；

5.3具備有根據(jù)輸入情況發(fā)送CAN報(bào)文的功能，可以通過CAN報(bào)文將這些信息發(fā)送到CAN總線網(wǎng)絡(luò)，并被組合儀表及舒適系統(tǒng)其他電控單元所使用；

5.4輸入接口硬件包括：旋鈕電位器輸入，實(shí)現(xiàn)輸入信號的連續(xù)變化模擬；

5.5輸出接口硬件包括：滑動(dòng)變阻器輸出、模擬電壓輸出等；

5.6開放程序代碼，為用戶實(shí)現(xiàn)對不同電控單元的信號模擬提供便利途徑。

6.舒適系統(tǒng)左前門/燈ECU

左前車門車燈控制單元的作用是用于管理左前車門車窗升降電機(jī)、電控門鎖，以及左前燈控制的電腦單元；組合這些功能的設(shè)計(jì)的目的是為了簡化系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于教學(xué)的同時(shí)，使本系統(tǒng)能夠集成更多的功能。使用時(shí)可以將其只作為左前車門控制電腦或左前車燈控制電腦。該控制單元通過CAN總線與中央舒適系統(tǒng)控制單元通信，實(shí)現(xiàn)自診斷功能。

6.1輸入接口硬件包括：左前車門組合開關(guān)輸入，預(yù)留其他開關(guān)量輸入，模擬信號輸入。

6.2輸出接口硬件包括：多路大功率燈驅(qū)動(dòng)輸出，多路大功率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出。

6.3軟件包括以下模塊單元：

6.3.1 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：用于控制伺服電機(jī)的動(dòng)作；

6.3.2 大功率燈光驅(qū)動(dòng)模塊：用于燈光的驅(qū)動(dòng)；

6.3.3 車窗車鎖控制開關(guān)信號處理模塊：用于處理車窗車鎖控制開關(guān)信號；

6.3.4 模擬量輸入接口：用于處理一些模擬量信號，以及功能拓展使用；

6.3.5 指示燈模塊：用于輸出指示信號，如通信狀態(tài)、輸入狀態(tài)；

6.3.6 CAN通信模塊：主要有數(shù)據(jù)處理模塊、CAN接收和發(fā)送模塊；

6.4 實(shí)驗(yàn)信號輸入：

接收舒適系統(tǒng)其它單元CAN報(bào)文、工具軟件CAN報(bào)文輸入。

6.5 可以通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

6.6 提供ECU實(shí)物原理圖、實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源，提供故障診斷參考代碼。

6.7 通能夠通過平臺軟件對該ECU的CAN-BUS通信功能進(jìn)行診斷，并可做多個(gè)ECU聯(lián)網(wǎng)后CAN-BUS通信的綜合診斷。

7.舒適系統(tǒng)右前門/燈ECU

右前車門車燈控制單元的作用是用于管理右前車門車窗升降電機(jī)、電控門鎖，以及右前燈控制的電腦單元；組合這些功能的設(shè)計(jì)的目的是為了簡化系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于教學(xué)的同時(shí)，使本系統(tǒng)能夠集成更多的功能。使用時(shí)可以將其只作為左前車門控制電腦或左前車燈控制電腦。該控制單元通過CAN總線與中央舒適系統(tǒng)控制單元通信，實(shí)現(xiàn)自診斷功能。

7.1 輸入接口硬件包括：車窗升降開關(guān)輸入，預(yù)留其他開關(guān)量輸入，模擬信號輸入。

7.2 輸出接口硬件包括：多路大功率燈驅(qū)動(dòng)輸出，多路大功率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出。

7.3軟件包括以下模塊單元：

7.3.1 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：用于控制伺服電機(jī)的動(dòng)作；

7.3.2 大功率燈光驅(qū)動(dòng)模塊：用于燈光的驅(qū)動(dòng)；

7.3.3 車窗開關(guān)信號處理模塊：用于處理車窗開關(guān)信號；

7.3.4 模擬量輸入接口：用于處理一些模擬量信號，以及功能拓展使用；

7.3.5 指示燈模塊：用于輸出指示信號，如通信狀態(tài)、輸入狀態(tài)；

7.3.6 CAN通信模塊：主要有數(shù)據(jù)處理模塊、CAN接收和發(fā)送模塊；

7.4 實(shí)驗(yàn)信號輸入：

接收舒適系統(tǒng)其它單元CAN報(bào)文、工具軟件CAN報(bào)文輸入。

7.5 可以通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

7.6 提供ECU實(shí)物原理圖、實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源，提供故障診斷參考代碼。

7.7 通能夠通過平臺軟件對該ECU的CAN-BUS通信功能進(jìn)行診斷，并可做多個(gè)ECU聯(lián)網(wǎng)后CAN-BUS通信的綜合診斷。

8.舒適系統(tǒng)左后門/燈ECU

左后車門車燈控制單元的作用是用于管理左后車門車窗升降電機(jī)、電控門鎖，以及左后燈控制的電腦單元；組合這些功能的設(shè)計(jì)的目的是為了簡化系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于教學(xué)的同時(shí)，使本系統(tǒng)能夠集成更多的功能。使用時(shí)可以將其只作為左前車門控制電腦或左前車燈控制電腦。該控制單元通過CAN總線與中央舒適系統(tǒng)控制單元通信，實(shí)現(xiàn)自診斷功能。

8.1 輸入接口硬件包括：車窗升降開關(guān)輸入，預(yù)留其他開關(guān)量輸入，模擬信號輸入。

8.2 輸出接口硬件包括：多路大功率燈驅(qū)動(dòng)輸出，多路大功率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出。

8.3軟件包括以下模塊單元：

8.3.1 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：用于控制伺服電機(jī)的動(dòng)作；

8.3.2 大功率燈光驅(qū)動(dòng)模塊：用于燈光的驅(qū)動(dòng)；

8.3.3 車窗開關(guān)信號處理模塊：用于處理車窗開關(guān)信號；

8.3.4 模擬量輸入接口：用于處理一些模擬量信號，以及功能拓展使用；

8.3.5 指示燈模塊：用于輸出指示信號，如通信狀態(tài)、輸入狀態(tài)；

8.3.6 CAN通信模塊：主要有數(shù)據(jù)處理模塊、CAN接收和發(fā)送模塊；

8.4 實(shí)驗(yàn)信號輸入：

接收舒適系統(tǒng)其它單元CAN報(bào)文、工具軟件CAN報(bào)文輸入。

8.5 可以通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

8.6 提供ECU實(shí)物原理圖、實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源，提供故障診斷參考代碼。

8.7 通能夠通過平臺軟件對該ECU的CAN-BUS通信功能進(jìn)行診斷，并可做多個(gè)ECU聯(lián)網(wǎng)后CAN-BUS通信的綜合診斷。

9.舒適系統(tǒng)右后門/燈ECU

右后車門車燈控制單元的作用是用于管理右前車門車窗升降電機(jī)、電控門鎖，以及右前燈控制的電腦單元；組合這些功能的設(shè)計(jì)的目的是為了簡化系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于教學(xué)的同時(shí)，使本系統(tǒng)能夠集成更多的功能。使用時(shí)可以將其只作為左前車門控制電腦或左前車燈控制電腦。該控制單元通過CAN總線與中央舒適系統(tǒng)控制單元通信，實(shí)現(xiàn)自診斷功能。

9.1 輸入接口硬件包括：右前車窗升降開關(guān)輸入，預(yù)留其他開關(guān)量輸入，模擬信號輸入。

9.2 輸出接口硬件包括：多路大功率燈驅(qū)動(dòng)輸出，多路大功率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出。

9.3軟件包括以下模塊單元：

9.3.1 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：用于控制伺服電機(jī)的動(dòng)作；

9.3.2 大功率燈光驅(qū)動(dòng)模塊：用于燈光的驅(qū)動(dòng)；

9.3.3 車窗開關(guān)信號處理模塊：用于處理車窗開關(guān)信號；

9.3.4 模擬量輸入接口：用于處理一些模擬量信號，以及功能拓展使用；

9.3.5 指示燈模塊：用于輸出指示信號，如通信狀態(tài)、輸入狀態(tài)；

9.3.6 CAN通信模塊：主要有數(shù)據(jù)處理模塊、CAN接收和發(fā)送模塊；

9.4 實(shí)驗(yàn)信號輸入：

接收舒適系統(tǒng)其它單元CAN報(bào)文、工具軟件CAN報(bào)文輸入。

9.5 可以通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

9.6 提供ECU實(shí)物原理圖、實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源，提供故障診斷參考代碼。

9.7 通能夠通過平臺軟件對該ECU的CAN-BUS通信功能進(jìn)行診斷，并可做多個(gè)ECU聯(lián)網(wǎng)后CAN-BUS通信的綜合診斷。

10.倒車?yán)走_(dá)ECU

10.1四路超聲波探頭；

10.2檢測距離0.3-3.15米；

10.3 CAN總線接口，并通過CAN接口發(fā)送相關(guān)信息到組合儀表ECU單元；

10.4采集車身周圍障礙物分布情況，將信息匯總后模糊推理，提供倒車建議；

10.5提供ECU原理圖及實(shí)驗(yàn)源代碼等教學(xué)資源；

10.6通過平臺軟件對ECU進(jìn)行軟仿真、半實(shí)物仿真及硬件在環(huán)仿真。

10.7通能夠通過平臺軟件對單個(gè)ECU的CAN-BUS通信功能進(jìn)行診斷，并可做多個(gè)ECU聯(lián)網(wǎng)后CAN-BUS通信的綜合診斷。

11.仿真開發(fā)平臺

平臺軟件是針對車載CAN-BUS網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)ECU的開發(fā)、測試和分析的集成開發(fā)環(huán)境軟件，涵蓋了從系統(tǒng)規(guī)劃到實(shí)現(xiàn)的完整開發(fā)流程，可提高開發(fā)基于CAN-BUS網(wǎng)絡(luò)的ECU及車載網(wǎng)絡(luò)的效率。軟件平臺主要包括三大功能模塊：1、數(shù)據(jù)庫功能模塊，2、測量功能模塊，3、仿真功能模塊。支持ECU及車載CAN-BUS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)、測量、仿真、診斷、測試、分析、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)回放等。

測量：以圖形，圖表等形式實(shí)時(shí)的反映車載網(wǎng)絡(luò)的總線狀態(tài)及相關(guān)信息

仿真：用于車載網(wǎng)絡(luò)仿真，包括軟件仿真，半實(shí)物仿真，硬件在環(huán)仿真。

診斷：完成對單個(gè)ECU的CAN-BUS通信功能診斷，以及多個(gè)ECU聯(lián)網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)的綜合診斷。

測試：對開發(fā)過程中各個(gè)階段的ECU進(jìn)行CAN總線通信功能測試，檢查測試模型，回歸測試及一致性測試。

數(shù)據(jù)記錄與回放：可記錄總線數(shù)據(jù)，并進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)的回放。

符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)的兩路獨(dú)立CAN-bus通道，可以處理CAN2.0A和CAN2.0B格式的CAN報(bào)文信息；發(fā)送速度最高大于4000幀/秒，接收速度最高大于5000幀/秒。

可實(shí)時(shí)顯示總線負(fù)載和流量以及總線錯(cuò)誤狀態(tài)。

支持檢測和顯示錯(cuò)誤幀。

可通過腳本配置以支持自定義協(xié)議。

可發(fā)送協(xié)議幀，進(jìn)行模擬操作；具有鍵盤輸入、時(shí)間等觸發(fā)功能，并可設(shè)定接收到指定類型的協(xié)議幀時(shí)觸發(fā)發(fā)送相應(yīng)的協(xié)議幀。

12.車上裝模擬平臺

能通過CAN通信模擬完成車上裝的實(shí)驗(yàn)，如展車、起豎、鎖彈等控制實(shí)驗(yàn)。展車、起豎、鎖彈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)可不用真實(shí)油缸，可以以其他形式代替。

7.4  1553B總線實(shí)驗(yàn)?zāi)K

為便于1553B總線教學(xué)，以實(shí)際導(dǎo)彈發(fā)射控制為應(yīng)用對象，建立1553B實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。1553B實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用于搭建基本流程系統(tǒng)，結(jié)合VXI或PXI采集板卡，實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸、交互以及控制功能。主要包括1553B控制板卡、采集板卡、執(zhí)行單元、信號發(fā)生源以及操作控制機(jī)構(gòu)等。在實(shí)驗(yàn)室測試中，使用至少3個(gè)1553B 終端設(shè)備組成一個(gè)1553B總線系統(tǒng)，通常一個(gè)終端為BC，另外兩個(gè)設(shè)備為RT。一般使用2個(gè)總線耦合器和2個(gè)終端電阻即可實(shí)現(xiàn)2個(gè)1553B終端設(shè)備的連接。結(jié)合數(shù)據(jù)采集板卡采集位移傳感器數(shù)據(jù)，經(jīng)工控機(jī)處理后由通信網(wǎng)絡(luò)上相應(yīng)工控機(jī)檢測實(shí)時(shí)位置，并可設(shè)置啟動(dòng)、停止等作業(yè)，通過定制計(jì)算機(jī)軟件外加輔助硬件及一套伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬伺服機(jī)構(gòu)原理模擬，通過控制伺服的啟動(dòng)、停止等作業(yè)，來模擬伺服機(jī)構(gòu)啟動(dòng)過程。通過設(shè)計(jì)其他項(xiàng)目，制作簡單的測試發(fā)射程序。具體設(shè)計(jì)如下：

7.4.1  概述

1553B總線主要包含3種不同的節(jié)點(diǎn)，因此為了向?qū)W員展示完整的1553B總線系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了三臺電腦用于模擬3種不同的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)配合整個(gè)系統(tǒng)其他模塊，可以完整的演示1553B總線間如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，遠(yuǎn)程操控執(zhí)行機(jī)構(gòu)，1553B的系統(tǒng)框架如圖17所示

圖17  1553B總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

該框架主要展示1553B總線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用BC節(jié)點(diǎn)作為1553B總線的主控節(jié)點(diǎn)，可以遠(yuǎn)程控制RT節(jié)點(diǎn)電腦，同時(shí)在RT電腦上開發(fā)自己的專門程序通過Profibus總線與PLC通訊最終可以實(shí)現(xiàn)BC節(jié)點(diǎn)電腦遠(yuǎn)控伺服電機(jī)，和其他IO器件的功能。

整個(gè)測發(fā)控系統(tǒng)由3個(gè)1553B總線接口功能的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，其中BC節(jié)點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的控制中心，負(fù)責(zé)控制RT節(jié)點(diǎn)以及附屬設(shè)備，MT節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控終端，負(fù)責(zé)整個(gè)1553B網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流監(jiān)視、記錄，具備數(shù)據(jù)流的回放功能，相當(dāng)于飛機(jī)的“黑匣子”。

1、BC節(jié)點(diǎn)：BC節(jié)點(diǎn)是總線控制終端，負(fù)責(zé)控制RT下屬連接設(shè)備以及監(jiān)測下屬設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，實(shí)時(shí)在BC終端展示、操控，用戶可在BC終端編輯指令、觀測數(shù)據(jù)；

2、MT節(jié)點(diǎn)：MT不連接任何設(shè)備，但可以監(jiān)測1553B總線上的數(shù)據(jù)流，并具備數(shù)據(jù)流的記錄功能，可是實(shí)時(shí)回放現(xiàn)場數(shù)據(jù)，具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，方便數(shù)據(jù)回放與學(xué)習(xí)；

3、RT節(jié)點(diǎn)軟件架構(gòu)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)RT節(jié)點(diǎn)電腦上需要設(shè)計(jì)開發(fā)一套復(fù)雜的軟件，實(shí)現(xiàn)1553B總線數(shù)據(jù)與Profibus數(shù)據(jù)的交換，從而能更好的輔助學(xué)員了解BC如何遠(yuǎn)控系統(tǒng)中其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

RT節(jié)點(diǎn)的軟件分為4層，分別是：驅(qū)動(dòng)層、數(shù)據(jù)層、控制層、以及人機(jī)界面層（UI）。驅(qū)動(dòng)層與數(shù)據(jù)層之間通過中間數(shù)據(jù)層進(jìn)行解耦，對數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，便于擴(kuò)展替換第三方驅(qū)動(dòng)

?驅(qū)動(dòng)層主要連接外部系統(tǒng)硬件層，驅(qū)動(dòng)層主要實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)PLC通訊。

?數(shù)據(jù)層主要存放來自UI、總線以及底層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

?控制層提供UI層后臺邏輯處理功能，與UI界面功能界面相對應(yīng)。

?UI層采用WPF設(shè)計(jì)，提供人機(jī)交互的通道，主要面向操作者。

圖18  RT節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu)（僅供參考）

圖19  軟件界面參考

同時(shí)，★1553B實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對象以陀螺，伺服組合，直流電機(jī)、電池為對象，讓學(xué)員貼合實(shí)際發(fā)射控制系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，更容易接受。

圖20  1553B實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

7.4.2  系統(tǒng)指標(biāo)要求包括功能指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)具備的功能主要有：

1）通用測發(fā)控系統(tǒng)硬件搭建；

2）陀螺儀狀態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)；

4）伺服組合檢測實(shí)驗(yàn)；

5）電動(dòng)機(jī)狀態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)；

6）電池狀態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)；

7）通用測發(fā)控系統(tǒng)檢測測試綜合實(shí)驗(yàn)（可以將這幾種被控對象串起來）。

7.4.3  該教學(xué)訓(xùn)練系統(tǒng)主要戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)如下：

1）工作電源：AC220V±10％  50Hz

2）安全保護(hù)：漏電保護(hù)，過流保護(hù)等保護(hù)

3）額定功率：不大于10KW

4）環(huán)境溫度：－10℃～40℃

5）相對濕度：≤85%

7.4.4  系統(tǒng)主要軟硬件參數(shù)見下表

表12                      通用測發(fā)控實(shí)驗(yàn)平臺主要配套設(shè)備及參數(shù)

序號 內(nèi)容 性能參數(shù)及規(guī)格型號 規(guī)格、數(shù)量 備注

1 1553B總線網(wǎng)絡(luò) 1、★1553B雙冗余總線結(jié)構(gòu)，配有耦合器、終端電阻、線纜等。具備調(diào)試軟件，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不少于3個(gè)；；

2、支持多種通用計(jì)算機(jī)總線平臺：ISA, PC104, PCI, CPCI, PXI, VME, USB；

3、單功能、多功能、單通道、雙通道選擇

4、操作系統(tǒng)Windows xp/7/Linux

5、通訊速率支持1M、2M

6、自動(dòng)BC重試，BC支持幀重發(fā)

7、支持時(shí)標(biāo)模式

8、大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：16M×16bit

雙冗余通道數(shù)據(jù)發(fā)送和接收

9、驅(qū)動(dòng)程序：提供標(biāo)準(zhǔn)DLL，支持VC、VB、Delphi、LabVIEW、CVI等標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)語言平臺。應(yīng)用程序：只需安裝即可使用1553板卡，實(shí)現(xiàn)大多數(shù)應(yīng)用所需的通訊操作功能。

10、技術(shù)規(guī)范：

電源：+5V，±12V

工作溫度：-40℃-+85℃

1套

僅供參考

2 伺服組合 1、額定功率:不小于200W

2、齒輪材質(zhì):剛性

3、重量：不大于5kg

4、額定扭矩:不小于6N·m

5、工作環(huán)境溫度: －10℃～60℃

6、勵(lì)磁方式:永磁式

7、轉(zhuǎn)動(dòng)角度:90度

8、額定轉(zhuǎn)速:2000rpm

9、配備伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及相關(guān)配件，支持位置控制、力矩控制、速度控制

10、模塊化設(shè)計(jì)，配備專用調(diào)速旋鈕，支持手動(dòng)調(diào)速，具有人機(jī)交互界面

11、支持RS232串口通信 1套

僅供參考

3 陀螺儀 1、測量范圍：±500°/s，零偏穩(wěn)定性：25°/h，非線性：0.2%FS

2、供電電壓：DC5.0V-DC16.0V

3、數(shù)據(jù)接口：支持RS232串口通信

4、工作環(huán)境：-20℃-+55℃ 1套

僅供參考

4 電動(dòng)機(jī)組合 1、供電形式：DC+12V

2、額定功率：不小于20W

3、數(shù)據(jù)接口：支持RS232串口通信

4、工作環(huán)境：-20℃-+55℃

5、采用模塊化機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，可本地控制及顯示電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（可通過旋鈕、按鍵燈控制電機(jī)啟動(dòng)、停止及轉(zhuǎn)速等，通過本地人機(jī)接口顯示電機(jī)啟閉、轉(zhuǎn)速、電壓、電流等） 1套

5 電池組合 1、配備+24V鋰電池組合；

2、模塊化設(shè)計(jì)，具有專用機(jī)箱，配備狀態(tài)顯示屏，提供專用充電口；

2、工作環(huán)境-15-45℃；

3、具備冷卻方式：自然冷或風(fēng)冷。 1套

6 開關(guān)模塊 1.具有鑰匙開關(guān)、自鎖開關(guān)、旋鈕開關(guān)、自復(fù)位開關(guān)等多種開關(guān)器件，開關(guān)數(shù)量不少于12個(gè)；

2.配置信號采集模塊，支持RS232串口傳輸。 1套

7 操作臺 鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；設(shè)有帶鎖抽屜，用于完成相關(guān)設(shè)備存放及實(shí)驗(yàn)操作 1臺

8 軟件開發(fā)要求 程序主體基于標(biāo)準(zhǔn)C++、C#語言，采用vs開發(fā)環(huán)境，部分模塊可基于其他語言實(shí)現(xiàn)。要求軟件說明完善，注釋完整，經(jīng)過完整測試。

系統(tǒng)配備必要實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，提供軟件及必要開發(fā)環(huán)境，相關(guān)源代碼支持二次開發(fā)。

7.4.5  RT節(jié)點(diǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)

RT1節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)管理3種子系統(tǒng)：電池監(jiān)控系統(tǒng)、模擬伺服電機(jī)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行電機(jī)系統(tǒng)）

1、電池監(jiān)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)

1)功能特點(diǎn)

?每個(gè)電池巡檢單元最多可檢測24節(jié)單體電池電壓；

?每個(gè)電池巡檢單元可檢測1路電池溫度信號；

?每個(gè)電池巡檢單元可檢測1路電流信號；

?4位BCD地址編碼；

?4位BCD電流傳感器編碼選擇；

?通過RS485總線將檢測到的單體電池信息傳送到蓄電池巡檢儀主機(jī)；

?通信協(xié)議：Modbus

2)主要技術(shù)參數(shù)

?電源電壓：DC80~320V/AC90～260V

?輸入功率：≤3W

?電池單體電壓監(jiān)測：24節(jié)

?單體電壓測量范圍：0.5V~15V

?單體電壓測量精度：≤±0.3%

?通訊端口：RS485

?外型尺寸（長X寬X深）：230X95X35mm

?重量：≤1Kg

?工作環(huán)境溫度：－15℃～55℃

2、模擬伺服電機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)

模擬伺服電機(jī)選用的是磁編碼雙軸串型舵機(jī)。

1）功能特點(diǎn)

?可設(shè)定速度和加速度值，運(yùn)行效果更佳柔和

?高精度磁編碼器，采用12位高精度磁編碼角度傳感器，相對電位器，角度擴(kuò)大到360度，分辨率提升4倍，絕對位置值4096位精度，最高位解析0.088度。

?參數(shù)反饋和保護(hù)：具備角度、溫度、電壓、電流負(fù)載的數(shù)據(jù)反饋與保護(hù)。實(shí)時(shí)捕捉360度任意角度位置，配有報(bào)警燈指示功能。

?4種工作模式：位置模式、速度閉環(huán)模式、速度開環(huán)模式、以及步進(jìn)模式。

?多圈大角度精準(zhǔn)控制：最高精度下可以正負(fù)7圈絕對位置控制與反饋，擴(kuò)大分辨率數(shù)值，可實(shí)現(xiàn)上百圈的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2）主要技術(shù)參數(shù)

?供電電壓：5-8.4V

?電子分辨率：不低于0.088度

?轉(zhuǎn)動(dòng)角度：360度

?存儲(chǔ)功能：掉電可存儲(chǔ)參數(shù)配置

?角度傳感器：精度不低于12位磁編碼傳感器

?舵盤類型：金屬主副舵盤

?參數(shù)反饋：位置、溫度、速度、電壓、電流

?工作環(huán)境溫度：－15℃～55℃

3、執(zhí)行電機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)

本節(jié)點(diǎn)執(zhí)行電機(jī)采用的42步進(jìn)電機(jī)。

1）功能特點(diǎn)

?可設(shè)定速度和加速度值

?高精度磁編碼器，采用不低于12位高精度磁編碼角度傳感器

?參數(shù)反饋和保護(hù)：具備角度、溫度、電壓、電流負(fù)載的數(shù)據(jù)反饋與保護(hù)。實(shí)時(shí)捕捉360度任意角度位置，配有報(bào)警燈指示功能。

?4種工作模式：位置模式、速度閉環(huán)模式、速度開環(huán)模式、以及步進(jìn)模式。

2）技術(shù)參數(shù)

?工作電壓：12V-40V

?峰值電流：4.5A實(shí)際電流可調(diào)

?勵(lì)磁方式：整步、半步、4細(xì)分、8細(xì)分、16細(xì)分、32細(xì)分、64細(xì)分、128細(xì)分、256細(xì)分

?最大輸出脈沖頻率：192KHz

?絕緣電阻：常溫常壓下〉100M歐母

?絕緣強(qiáng)度：常溫常壓下0.5KV，1分鐘。

4、儀器儀表系統(tǒng)

儀器儀表系統(tǒng)采用的是一款高精度溫度變送器。

1）主要技術(shù)參數(shù)

?系統(tǒng)傳輸準(zhǔn)確度：±0.2%×F·S

?至少6路PT100熱電阻溫度隔離采集變送器。

?工作環(huán)境溫度：0~60℃

?供電電源：直流：DC24V±10% V；或者定制12VDC

?外形尺寸：35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌，73mm寬*125mm高*43mm深（可適當(dāng)調(diào)整）

?熱電阻：Pt100，標(biāo)配Pt1000

?其它輸入、熱電偶：K、E、S、B、J、R、N、T

5、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)采用雙通道高速AD模塊 AD9226 并行12位AD 65M 數(shù)據(jù)采集。

1）功能特點(diǎn)

本模塊雙路高速AD具備12位高速A/D轉(zhuǎn)換器最大采樣速率為65MSPS。

2）主要技術(shù)參數(shù)

?模塊功能：雙路相互獨(dú)立的12位高速ADC模塊。

?最大采用速率：65MSPS。

?模擬信號輸入幅度：±5V（即10Vpp輸入）。

?模擬信號帶寬：-3dB帶寬為350MHz。

?數(shù)字接口電平：3.3V。

?模擬信號輸入接口：SMA接口。

6、陀螺儀系統(tǒng)

陀螺儀系統(tǒng)采用六軸模塊，采用先進(jìn)的數(shù)字濾波技術(shù)，能有效降低測量噪聲，提高測量精度。模塊內(nèi)部集成姿態(tài)解算器，配合動(dòng)態(tài)卡爾曼濾波算法，能夠在動(dòng)態(tài)環(huán)境下準(zhǔn)確輸出模塊的當(dāng)前姿態(tài)，姿態(tài)測量精度0.05度，具備較高穩(wěn)定性。

1）功能特點(diǎn)

此六軸模塊要求采用高精度的陀螺加速度計(jì)，測量數(shù)據(jù)然后通過串口輸出，同時(shí)精心布局PCB和工藝保證干擾最小，測量的精度最高。

2）主要技術(shù)參數(shù)

?電壓：3.3V~5V

?電流：<10mA

?體積：51mm X 36mm X 15mm（長寬高各自可負(fù)偏離5%以內(nèi)）

?測量維度：加速度：3維，角速度：3維，角度：3維

?量程：加速度:±16g，角速度：±2000deg/s，角度X Z軸±180°Y軸±90°。

?分辨率：加速度不低于0.0005g，角速度不低于0.61°/s。

?測量精度：靜態(tài)不低于0.05°，動(dòng)態(tài)不低于0.1°。

?數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容：時(shí)間、加速度、角速度、角度。

?數(shù)據(jù)輸出頻率：100HZ（波特率115200）/20HZ（波特率9600）。

?波特率：9600kps、115200kps（默認(rèn)）。

?數(shù)據(jù)接口：串口（TTL/232電平）可選。