xiaowanbo 发表于 2017-3-19 12:17:05

新书推荐《航空CAN总线ARINC825应用指南》

CAN是一种串行通信协议,以前主要应用在车载行业。它采用双线差分电平,具有很好的电磁免疫力,它内置了错误检测与处理机制,是一种高可靠性的工业用现场总线。
尽管如此,要将CAN总线成功应用于航空领域,还有很多的工作要做。航空工业界对安全性要求很高,飞机机载系统复杂,要在同一个网络整合来自不同供应商,甚至是来自不同机载系统的CAN节点,并保证系统的可靠安全运行,需要制定行业的统一标准。
此外,机载系统的运行环境要比汽车的运行环境恶劣,在飞机的生命周期内,会经常受到高强辐射场(HIRF)、单粒子效应等电磁干扰,还会受到闪电的袭击。要保证CAN总线在这种环境下依然能正常工作,需要作特殊的设计考虑。ARINC825协议规范就是在这种背景下提出来的。
本书的第1章简要介绍了CAN总线的由来,ARINC825提出的背景,飞机中CAN网络相关的基本概念,以及航空CAN总线的应用实例。
第2章是BOSCH公司于1991年提出的CAN2.0协议规范,该协议规范分为A部分和B部分,其中A部分支持标准格式,而B部分则支持标准格式和扩展格式。
第2章的内容是理解CAN协议的基础,协议中的难点,即关于位定时和同步策略,在第3章中得到了详细解释。作为补充,在这一章中还介绍了串行通信的基础知识,以及常用的串行通信协议RS-232-C、RS-422和RS-485。
第4章和第5章介绍了两类常用的CAN控制器,分别为SJA1000和DSP的eCAN模块,前者是独立的CAN控制器,而后者是集成到微控制器中的CAN控制器。学会了这两种CAN控制器的使用,也会进一步加深对CAN2.0协议规范的理解。尤其是关于故障检测与界定、总线状态转换、总线关闭与重新连接等方面的内容,单看CAN2.0协议本身,可能比较抽象,而结合具体的CAN控制器使用方法来看,就会比较容易理解了。
第6章是CAN协议的进阶部分,讲述了ISO 11898第1部分和第2部分的内容,第一部分是数据链路和物理信号,第二部分是高速媒体访问单元。这两部分也是ARINC825协议的基础。第一部分用通信原语描述了CAN协议层结构之间的消息传递,第二部分介绍了CAN总线的物理参数及测量方法。理解了ISO 11898,也就理解了CAN作为一种串行通信总线的本质。
掌握了前面这6章关于CAN总线的基础知识,要理解第7章和第8章ARINC825应用指南,就容易得多了。航空CAN总线协议ARINC825以ISO 11898 Part 1和Part 2为基础,对29位CAN扩展帧标识符子域进行了划分,提出了CAN逻辑通信信道的概念,建立了通用网关模型,以满足飞机各系统供应商的节点之间互操作性的需要。为提高通信可靠性,它还提出了带宽管理和总线负载管理的建议。在物理层实现方面,它提出了推荐的和避免使用的网络拓扑,还提供了如何在CAN总线电磁兼容防护和总线信号质量之间取得平衡的建议。ARINC825的最后部分提出了通信简表数据库的概念,它可以指导系统集成商如何在项目早期设计出好的CAN通信网络。总之,ARINC825是航空领域应用CAN总线的实施指南,它契合了机载环境下对通信总线高可靠高安全性的需要。
本书的作者最后建议读者在学习CAN通信理论知识的时候,不要盲目的迷信权威,而应带着批判的精神去查阅各种资料,因为资料原文难免会有这样那样的缺陷甚至是错误。比如ARINC 825-2的表5-21的传输槽数数量错了(Number of Transmission Slots (equaling 100% bus load)),对应15ms的传输槽数应为100,而不是原文中的50,因为150us传输一帧数据,15ms可以最多分配100个传输槽。以此类推,对应30ms的传输槽数应为200,对应60ms的传输槽数应为400等等。类似的错误还有很多,这里不一一列举。在科学研究中正确运用自己的理性,把一切解释得清晰而判然,才是正确的科学态度。





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