一种基于CAN总线的即插即用系统及其设计方法

摘要

本发明提供一种基于CAN总线的即插即用系统及其设计方法。它是由主计算机、即插即用转换模块和飞行器设备组成的，主计算机与即插即用转换模块之间采用CAN总线，即插即用转换模块与飞行器设备之间采用RS422电气标准。设置主计算机的周期为50毫秒，即插即用转换模块主要包括RS422转换、CPU处理器、DC/DC电源转换模块、FPGA处理器、CAN控制器，飞行器设备的数据传输率为115.2kbps，每个飞行器设备发送的信息为24个字节，设置即插即用模块的周期为5毫秒。本发明即插即用系统安装任何外设都是简单、安全的操作，在即插即用系统中，设备的安装过程是自动的，不需要重新启动系统或重新配置飞行器系统中设备参数。

主权项

1.一种如权利要求1所述的基于CAN总线的即插即用系统的设计方法，所述的基于CAN总线的即插即用系统，包括主计算机、即插即用转换模块和飞行器设备，主计算机与即插即用转换模块之间采用CAN总线，即插即用转换模块与飞行器设备之间采用RS422电气标准，其特征在于，设计方法步骤如下：步骤一：主计算机的设计主计算机主要从CAN总线接收即插即用转换模块的设备信息，根据接收到的设备信息判断哪些是新设备，哪些设备已经卸载，保存新设备的设备信息，把新设备信息添加到设备信息表中并对新设备分配必要的设备信息空间，调用新设备的驱动程序，从设备信息表中删除已经卸载设备，并且释放卸载设备信息空间，主计算机包含一个CPU，CAN总线接口，一个FLASH以及一个SRAM，由于CPU除了完成设备发现和卸载以外，需要完成一定的数学计算，CPU工作频率在40MHz，FLASH保存主计算机程序，主计算机程序负责设备发现和卸载，程序只有43.2Kbyte，选择的FLASH为128Kbyte；SRAM运行程序和主计算机上电后保存设备信息，程序大小是43.2Kbyte，根据CAN总线协议规范，CAN总线上最多能连接110个节点，因此，总线上至多能连接110个即插即用转换模块，每个即插即用转换模块发送给主计算机的设备信息包括设备类型、设备生产国家、生产厂家和设备数据类型的设备参数，一共24个字节，因此主计算机接收到的设备信息为2.6Kbyte，而SRAM器件的存储器大小为1Mbyte，由于在系统运行过程中，有些设备已经断电，或者由于任务的需要，有些设备需要卸载，为了使主计算机能够及时发现飞行器设备在线情况，主计算机必须周期地通过CAN总线向即插即用转换模块发送在线信息请求，根据CAN总线协议规范，CAN总线的最高速率是1Mbps，选择CAN总线的速率为500Kbps，CAN总线最大110个节点的设备信息数据为2.6Kbyte，因此传输这些数据的时间最少为42.24毫秒，考虑传输过程中保留一定余量，因此设置主计算机的周期为50毫秒；步骤二：即插即用转换模块的设计即插即用模块包括RS422转换、CPU处理器、DC/DC电源转换模块、FPGA处理器、CAN控制器以及必要的SRAM和FLASH，其中DC/DC电源转换模块把5V电压转换为DSP内核需要的1.8V和DSP外核需要的3.3V电压以及FPGA需要的3.3V电压，CPU完成给设备发送设备/接收信息，给FPGA发送设备信息帧，CPU工作频率在10MHz，FLASH保存即插即用模块程序，即插即用模块程序负责发送/接收设备信息，给FPGA发送数据以及从FPGA中接收数据，程序只有12.1Kbyte，因此选择FLASH的大小为128Kbyte；SRAM运行程序和即插即用模块接收到的飞行器设备信息，程序大小是12.1Kbyte，每个即插即用模块接一个飞行器设备，每个设备发送的设备信息是24个字节，发送给FPGA的数据每帧也是24个字节，因此即插即用模块接收到的设备信息为48字节，而SRAM器件的存储器大小为1Mbyte，即插即用模块必须周期地通过RS422向飞行器设备发送在线信息请求，正常情况下，飞行器设备的数据传输率为115.2kbps，每个飞行器设备发送的信息为24个字节，因此传输这些信息的时间最少为2.3毫秒，考虑传输过程中保留一定余量，因此设置即插即用模块的周期为5毫秒；步骤三：飞行器设备的设计飞行器设备选用现有的设备，所述的现有设备是：飞轮、陀螺和星敏感器。