通讯设计论文：系统CAN通讯的策划与完成范文

作者：韩薇温凯郭毅单位：中国兵器工业第203研究所

武器系统网络拓扑

1系统网络拓扑设计

某武器系统地面15个节点，弹上8个节点，若全部采用星形结构，假设地面每个节点距“中央设备”的平均距离为3m、弹上每个节点距“中央设备”的平均距离为5m，则总线总长度为：15×3×2＋8×5×2＝170m根据2.2.2条的论述，此结果大于134.2m，是不适用的，因此系统不能全部采用星形结构。

若全部采用菊花链形结构，由于导弹发动机燃烧喷出的尾焰、导弹发射后的冲击力都可能对菊花链的连接点产生影响，影响整个系统的通讯。所以，将8发导弹单独组网并与地面网络隔离是必要的，即采用“双网”完成系统通讯。地面各节点位置相对固定，适合采用菊花链型网络。总线的主干网布好后，在联试联调中各节点移动、离开主干网，都不会影响其它节点的正常通讯。弹上网络适合选择星形结构。基于以上分析，最终的某武器系统网络由导弹网络及导弹发射车网络（地面网）组成，地面CAN网络为菊花链型结构，由屏蔽双绞线加两端的匹配电阻构成，各部件节点挂接在网络上；导弹网络为星型结构，所有节点通过接插件接在CANHUB上。网络拓扑见图3，图3中虚线所示的连接，在导弹飞离发射架后断开。地面网与弹上网之间通讯，还需要转接设备，目前使用发控装置（图3中节点3）进行转接。

发控装置有两个独立的CAN口，一个与地面网络连接，另一个与弹上网络连接；发控装置CPU对数据判读，将两个CAN口数据相互传递，实现地面数据上传或弹上数据下传。在实验室摸底时，发控装置计算机两个CAN口数据转接的延迟不大于2ms。

在导弹发射前，地面网所有分系统已经上电工作，弹上只有弹上计算机接收地面发控装置装定的诸元。导弹击发并飞离发射架后，弹上计算机与发控装置的连接断开，导弹所有节点上电工作，形成导弹、导弹发射车两个独立的CAN网络。增加或失去一个节点对CAN网络通讯没有明显影响，而且导弹与武器站两个网络之间没有直接连接，所以导弹是否在位不影响武器系统的通讯。

2最大总线线路估算

根据各项参数及芯片特性，考虑网络拓扑结构的特点，计算总线最大长度及两个节点之间的最小距离如下有以下两个公式：

系统通讯延时

1系统流程分析

系统工作流程主要分为五个阶段，其中只有传递对准阶段数据量大、实时性要求高，其它时间段的通讯有的数据量大但实时性要求不高，有的实时性要求高但数据量不大。在传递对准阶段，节点A将敏感到的传递对准信息通过CAN总线发送给发控装置，发控装置再转发给弹上计算机；弹上计算机通过RS422将传递对准信息传给节点B，节点B执行传递对准任务。

2传递延时计算

按照传递对准信息传递要求，有：式中，B为波特率，T转为发控装置的两个CAN口进行传递对准信息传递所需时间。T转在电路上有微秒级的延迟，更多的延迟是进行打包转发、数据拼接所耗费的时间。经过实验室摸底，时间T转<2ms。t0不大于5ms，则上式为：

2.1波特率选250kbps

当波特率选择250kbps时，式（3）为18.94ms<20ms；此时总线负载预计为：当总线数据量小于30%时，CAN总线才能稳定可靠工作。波特率为250kbps时，CAN总线负载大于30%，不能满足系统要求。

2.2波特率选500kbps

当波特率为500kbps时，式（3）为17.08ms<20ms；此时总线负载预计为：能够满足CAN总线的要求。

2.3结论

综上所述，系统在进行传递对准时，如果没有其它大数据量的信息传递，波特率选择为500kbps时，传递对准信息传递时间小于20ms，总线负载小于30%，能够满足系统要求。

结论

由于武器系统的特殊性，其CAN通信网络采用菊花链与星型结构相结合的拓扑结构，且对系统通讯延时进行了详细计算与实验室摸底。在样机联试与导弹飞行试验中，武器系统通信网络工作稳定，能够满足系统要求，可为今后其它类似系统提供参考。