can通信协议及其硬件实现

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1、第5期倪江群等：CAN通信协议及其硬件实现·113·CAN通信协议及其硬件实现倪江群，唐承佩，张东，冯国聪（中山大学信息科学与技术学院,广东广州510275）摘要：首先简要介绍某太空实验项目及其数据通信协议，以该实验项目中轨迹探测器热控子系统为例重点介绍了一种面向航天应用的CAN通信协议的设计及基于FPGA的硬件实现。同时给出了仿真和测试结果以说明该设计的适用性和可靠性。关键词：控制局域网；通信协议；现场可编程阵列中图分类号：TP319文献标识码：B文章编号：1000-436X(2008)05-0107-07Designandhardware

2、implementationofaCANcommunicationprotocolNIJiang-qun,TANGCheng-pei,ZHANGDong,FENGGuo-cong(SchoolofInformationScienceandTechnology,SunYat-senUniversity,Guangzhou510275,China)Abstract:Anongoingspaceexperimentanditsdatacommunicationprotocolwerebrieflyintroduced.BasedontheTTCSs

3、ub-system,thedesignandFPGAbasedhardwareimplementationofspaceorientedCANcommunicationprotocolwerepresentedindetail.Finallythesimulationandtestresultsweregiventodemonstratethefeasibilityandreliabilityofthedesign.Keywords:CAN;communicationprotocol;FPGA第5期倪江群等：CAN通信协议及其硬件实现·113

4、·1引言阿尔法磁谱仪项目（AMS02,alphamagneticspectrometerexperiment）是由著名美籍华裔科学家丁肇中教授领导的大型国际科研合作项目[1,2]，目前有15个国家和地区的56个研究机构合作承担。AMS-02项目旨在寻找太空中的反物质和暗物质，并研究宇宙射线的成分与能谱。AMS-02不仅是国际空间站上惟一的大型科学实验，还是人类第一次在太空中使用粒子物理探测仪器和技术的实验。收稿日期：2006-05-10；修回日期：2008-01-20基金项目：广东省人民政府科技专项和科技部国际科技合作重点项目计划（2003D

5、F000050）；973计划前期研究专项基金资助项目（2006CB708613）FoundationItems:TheScienceandTechnologyProgramofPeople’sGovernmentofGuangdongProvinceandtheMinistryofScienceandTechnologyofthePeople'sRepublicofChina(2003DF000050);TheProphaseResearchofNationalBasicResearchProgramofChina(973Program)(2

6、006CB708613)硅微条轨迹探测器（tracker）是AMS02磁谱仪5个子探测器中最重要的探测器，其主要是借助超导磁场探测进入磁谱仪粒子的轨迹。工作在空间轨道上的轨迹探测器包含192个电子数据采集单元，轨迹探测器热控系统（TTCS）采用CO2两相技术[3]，用于将采集单元产生的144W的热量带走并维持探测器温度的高度稳定。TTCS系统目前由中山大学负责研制，包括热、电子和机械3个子系统，本文主要介绍其中TTCS电子控制系统中面向航天应用的CAN通信协议的设计和基于FPGA的硬件实现。第5期倪江群等：CAN通信协议及其硬件实现·113·

7、图1TTEC硬件架构2系统结构2.1AMS02数据采集系统及通信方式AMS02的数据采集系统包括探测器前端子系统和主数据采集计算机（JMDC），前端系统和各子探测器相连，探测数据由前端系统传输到JMDC，并经由太空站通信单元传回地面，同时接收地面的指令。出于冗余和安全性考虑，在主控制计算机箱J-Crate中，同时放置了4台JMDC计算机（如图1所示）。JMDC是基于PowerPC体系架构的硬件平台，运行HardhatLinux嵌入式操作系统；每台JMDC中主要包括基于PowerPC750的计算单元、大容量存储单元和通信单元。为了完成和AMS中

8、不同数据通道的数据交换，JMDC的通信单元主要包括3种主要的接口，即CAN、AMSWire/1553B和HRDL/RS422。AMS对数据通信设计有统一的Maste