CAN总线在船舶电力推进仿真系统中的应用探析

汪蓄

摘 要：现代船舶运动动力系统得到了良好发展，节能减排技术在现代有着较为普及的应用，船舶行业开始利用电力作为船舶的推进动力，文章把CAN总线在船舶中的应用作为主要研究对象，并对其在船舶电力推进仿真系统的应用进行了相关分析，希望可以带来帮助。

关键词：CAN总线；船舶电力；推进仿真系统

现代电力推进仿真系统推进了船舶操作和监控环境的有效发展，CAN总线在现代船舶电力推进仿真系统之中有着极其重要的意义。

1 CAN技术简介

所谓CAN技术，也就是控制器局域网，可以对一定区域内进行实施监控并实现现行调整，从而用于设备的检测和控制。CAN技术采用了简化的网络模型，建立在IOS平台之上。

通过对各种计算方式进行了简化，这种方式很大程度上带来了CAN技术的便利使用。因其结构较为简单，且具有较为灵活的通信方式，并改变了传统的编码方式，因此，如何合理的运用CAN技术，需要对于通信模块进行编制。

CAN技术通过对数据模块进行编程，可以帮助节点个数局限于理论之中不受到限制，在现代的运算逻辑之中，主要的运算思维便是通过二进制的计算来进行相关模拟进程，用在实际工作设计中，可以定义数目庞大的相关数据模块，这种编程方式，使得通讯系统求同存异，也就是本来不同的节点可以接收到同样的数据。二进制数目的计算非常适合现代快节奏的实时通信，其提供了CRC校验系统之中的错误处理功能，提升了数据通信的可靠程度。

2 电力推进仿真系统结构

现代电力推进仿真系统主要的组成部分便是其中央控制台，另外还有船翼控制台以及一些现场控制箱。在具体的设计过程之中，主要应该设计三个工作站，在控制台上设置相应的计算机，其主要工作便是数据的采集和分析、电源管理、数据综合监控等方面，同时应有一台计算机负责进行电力推进仿真系统的模拟。

在整个网络的设置过程之中，一般情况下主要分为两层，两层之中有一层为远程通信网络，主要目的是为了保证有效的数据传输，主要负责各个计算机之间的通信。电力推进仿真计算机是整个网络的中枢，即作为仿真管理，也作为网关进行有效工作。另外一层是主要负责控制的网络，同时肩负着显示仪器和控制器之间交流的功能。在具体的CAN总线仪表组成之中，主要包括一些推进电机转速表、角度表、电功率表、电机电压表、电机电流表、船速表等。这些仪表共同组成了现代电力推进仿真系统的主要仪器，对于系统而言，转速控制器和角度控制器属于控制器，这些主要就是显示CAN总线系统和操作系统，操作人员可以通过仪表进行相关数据的查询，然后对于工作之中出现的一些问题可以通过控制仪器进行有效调整。

3 CAN接口设计

CAN接口设计主要包括两个方面，包括相应的硬件和软件设计，这两部分的有效结合保证了CAN接口发挥其应有的作用。因为CAN相关芯片在行业内部已经形成了较为统一的标准，具体的操作过程即使有点差异，但因为有统一的标准件，基于芯片的基本编程思路通常都是一样的。

3.1 硬件设计

在进行硬件设计的过程中，CAN接口硬件设计主要包括微控制器、独立CAN通信控制器、高速光电耦合器和总线驱动器。微控制器自身具有小巧、高性能，以及在工作运行时能耗较低等特点，微控制器在时钟周期内精简指令，内部主要包括地址和数据总线，时钟周期内进行单一指令的执行，其通过控制独立CAN通信控制器实现传输数据的工作。

CAN通信控制器在实现数据链路层和物理层的功能时具有较快的数据传输速率，并且可以支持很多新特性的通信协议，其主要是实现了物理层相应的功能，并作为独立的通信控制器，而且具有较为灵活的使用性能，支持多种接口组合。

CAN总线驱动器是控制协议和物理设备的媒介，实现了控制指令的相关传输，接收能力和发送能力的双向赋予，帮助工作系统正常开展，作为现代的技术设备，CAN总线驱动器具有较为良好的抗电磁干扰性。

3.2 软件设计

在进行CAN总线通信软件设计应该分为三个部分的设计，这三个部分主要应该是节点初始化程序、报文接收程序和发送程序。

在进行独立CAN通信控制器的初始化过程中，需要注意在复位模式下进行。在初始化工作中，首先应该设置工作方式，然后设置接收滤波方式，包括对于屏蔽寄存器和接收数据的寄存器的设置，通常想要进行CAN通信控制器的正常工作，需要完善的初始设置才可以。

在报文的接收程序和发送程序设计过程中，两者进行比较，报文接收程序比发送程序更为复杂，因此，在进行接收报文的过程之中，对于一些错误情况需要进行有效处理，报文接收的方式为查询方式和中断方式。对于一些要求实时性很强的系统而言，可以采用中断接收方式进行。对于发送程序而言，主要通过CAN控制器进行自动发送，CAN通信控制器包含功能模块，接口管理逻辑、发送缓冲器、接收缓冲器、验收滤波等，发送程序利用已经编写好的程序，将发送程序进行有效编辑，然后按照特定方式进行合成，合成一帧报文，报文通过独立CAN通信控制器发送到缓冲区之中，然后进行自动发送。

在软件设计过程中应该注意虽然CAN节点不可以接入系统之中，但是物理线路是必须存在的。实际工作中，为了保证工作效果，需要加入相应的匹配电阻，然后对所有节点进行接收测试，确保节点的正常工作后才可以正常接入网络之中，完成网络相关设计。

具体设计内容如下：（1）CAN设计为多主方式工作，在网络当中的任何节点均能够在任意时刻向网络上其他节点主动发送信息；（2）CAN网络设置不同节点信息优先级，最高优先级可在134us当中传输；（3）设计CAN需采用非破坏性的总线仲裁技术，低优先级信息需要避让高优先级，节省总线冲突仲裁的时间；（4）设置CAN直接通信距离最高10km，可在速率5kps下传输，而要达到传输速率1Mbps，则通信距离最远只能达到40m；（5）CAN采用短帧结构，受到干扰的概率相对较低，同时传输时间更短，检错效果更好。

4 结束语

CAN总线在船舶的电力推进系统之中的应用，特别是对以现代电力资源作为动力进行船舶推动方面有着十分重要的促进作用，更值得进行大力推广。文章对于这方面的应用研究进行了设计分析，希望可以帮助相关人员进行有效思考。

参考文献

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