卫星CAN总线网络应用协议实现系统的制作方法

    专利2025-12-26  8


    本发明涉及卫星总线网络设计,具体地,涉及一种卫星can总线网络应用协议实现系统。


    背景技术:

    1、目前can总线在汽车和工业控制领域已得到了广泛的应用,其通信速率和安全可靠性等与1553b总线相当。由于其性能和价格的优势,在星上已得到了广泛的使用,完全可取代昂贵的1553b总线,而卫星总线数据应用场景较为复杂,需支持卫星各分系统的数据交互。

    2、专利文献cn103634184a公开了一种can总线主从应答模式协议的网络调度算法,是针对can总线网络中采用主从应答模式应用协议进行网络通讯的消息调度。此调度算法在构造时间触发调度表时,通过采用请求与应答消息间隔放置、调度表同行相邻列不放置相同目的id的请求消息作为约束条件进行间隔式装箱算法构造调度表。提出改进遗传算法优化调度表独占时间窗,以提高总线利用率。周期性统计网络中节点消息,动态更新调度表实现资源合理利用。然而该专利无法完全解决目前存在的技术问题,也无法满足本发明的需求。


    技术实现思路

    1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种卫星can总线网络应用协议实现系统。

    2、根据本发明提供的卫星can总线网络应用协议实现系统,包括:can总线消息帧、can总线消息包和数据通信模块;

    3、所述can总线消息帧为总线消息的最小单元,由can总线链路层决定;

    4、所述can总线消息包为由单帧消息帧或多帧消息帧组成的数据包;

    5、所述数据通信模块规定can总线单、多节点的通信流程;

    6、所述can总线消息帧的仲裁域分为传输服务类型、接收nid、发送nid、帧序号;所述接收nid为消息帧目标网络地址,包括网络类型和地址id;所述发送nid为消息帧源网络地址;所述帧序号为消息帧的序号,用于多帧数据的连续性判断;

    7、所述can总线消息包包括消息首部和消息数据域,所述消息数据域为非必要组成,所述消息首部包括版本号、消息包长度、服务控制码和首部校验。

    8、优选地,在多节点通信流程中,上位机周期性组织通信,通信流程为:上位机时间组播传输数据,依次进行单节点矢量字应答双向传输通信、遥控传输数据、上位机其他组播传输数据、其他数据,多节点通信前后,由nid决定,nid越小,优先级越高,位于处理前段。

    9、优选地,在进行多帧数据的连续性判断时,设00h为起始帧,ffh为尾帧,中间帧序号从01h开始递增,若只有1帧,则帧序号为ffh。

    10、优选地,总线消息帧默认采用8字节的数据帧,当传输数据不满8字节时,填充ffh,以完成can链路层的数据传输。

    11、优选地,传输服务类型分为遥控传输、系统指令单播传输、矢量字传输、系统指令广播传输、上位机组播1~7传输和单节点双向服务,单节点双向服务分为快遥传输、慢遥传输、内存下卸传输、工作状态字传输、关键备份传输、打包遥测传输、下位机交互传输、下位机组播1~7传输。

    12、优选地,所述矢量字传输中,上位机周期性对下位机节点进行矢量字查询,并根据下位机返回的矢量字组织数据通信,当上位机查询到对应的矢量字,根据矢量字对应位进行对应服务通知并等待数据返回;当下位机获取到服务通知时,发送对应服务通知数据,并将对应矢量字位清零;矢量字位与单节点双向服务对应,每一位代表不同的传输服务。

    13、优选地,所述版本号表征消息包的协议版本号;所述消息包长度表征发送一包消息包的长度,包含首部和有效数据,但不包含填充码;所述服务控制码表征对应传输服务的控制类型;所述首部校验包含表征消息首部的正确性,当消息包首部累加和的低8位为00h时通过校验。

    14、优选地,所述网络类型用于区分当前总线消息帧为单播消息帧或广播/组播消息帧,can总线节点利用双滤波器实现数据接收,其中每个滤波器分别有验收码和屏蔽码,一个滤波器用来接收自身nid数据,另一个滤波器用来接收广播/组播数据。

    15、优选地,接收自身nid数据的滤波器设置方式为:验收码寄存器中对应id22~id16位设置为自身nid,id23为0,其余位均为0;屏蔽码寄存器中对应id22~id16位设置为0x0,id23为0,其余位均为1。

    16、优选地,接收广播/组播数据的滤波器设置方式为:

    17、通信阶段接收只广播信息的下位机滤波器设置:验收码寄存器中对应id22~id16位设置为0x7f,id23为1,其余位均为0;屏蔽码寄存器中id23为0,对应id22~id16设为0x00,其余位均为1;

    18、通信阶段接收组播、广播信息的下位机滤波器设置:验收码寄存器中对应id22~id16位设置为0x7f,id23为1,其余位均为0;屏蔽码寄存器中id23为0,对应id22~id16位设置为01h、02h、04h、08h、10h、20h、40h,其余位均为1。

    19、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:

    20、本发明基于can总线和1553b的特点,设计实现了支持星载平台使用的can总线应用协议,通过仲裁域的传输服务类型,保证消息包多帧传输的可靠性,简化了总线消息处理难度,提高了卫星应用场景下的can总线安全性、可靠性,能实现卫星平台的信息快速交互的能力,以支持通用化卫星平台设计。



    技术特征:

    1.一种卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,包括:can总线消息帧、can总线消息包和数据通信模块;

    2.根据权利要求1所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,在多节点通信流程中,上位机周期性组织通信,通信流程为:上位机时间组播传输数据,依次进行单节点矢量字应答双向传输通信、遥控传输数据、上位机其他组播传输数据、其他数据,多节点通信前后,由nid决定,nid越小,优先级越高,位于处理前段。

    3.根据权利要求1所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,在进行多帧数据的连续性判断时,设00h为起始帧,ffh为尾帧,中间帧序号从01h开始递增,若只有1帧,则帧序号为ffh。

    4.根据权利要求1所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,总线消息帧默认采用8字节的数据帧,当传输数据不满8字节时,填充ffh,以完成can链路层的数据传输。

    5.根据权利要求1所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,传输服务类型分为遥控传输、系统指令单播传输、矢量字传输、系统指令广播传输、上位机组播1~7传输和单节点双向服务,单节点双向服务分为快遥传输、慢遥传输、内存下卸传输、工作状态字传输、关键备份传输、打包遥测传输、下位机交互传输、下位机组播1~7传输。

    6.根据权利要求5所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,所述矢量字传输中,上位机周期性对下位机节点进行矢量字查询,并根据下位机返回的矢量字组织数据通信,当上位机查询到对应的矢量字,根据矢量字对应位进行对应服务通知并等待数据返回;当下位机获取到服务通知时,发送对应服务通知数据,并将对应矢量字位清零;矢量字位与单节点双向服务对应,每一位代表不同的传输服务。

    7.根据权利要求1所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,所述版本号表征消息包的协议版本号;所述消息包长度表征发送一包消息包的长度,包含首部和有效数据,但不包含填充码;所述服务控制码表征对应传输服务的控制类型;所述首部校验包含表征消息首部的正确性,当消息包首部累加和的低8位为00h时通过校验。

    8.根据权利要求1所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,所述网络类型用于区分当前总线消息帧为单播消息帧或广播/组播消息帧,can总线节点利用双滤波器实现数据接收,其中每个滤波器分别有验收码和屏蔽码,一个滤波器用来接收自身nid数据,另一个滤波器用来接收广播/组播数据。

    9.根据权利要求8所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,接收自身nid数据的滤波器设置方式为:验收码寄存器中对应id22~id16位设置为自身nid,id23为0,其余位均为0;屏蔽码寄存器中对应id22~id16位设置为0x0,id23为0,其余位均为1。

    10.根据权利要求8所述的卫星can总线网络应用协议实现系统,其特征在于,接收广播/组播数据的滤波器设置方式为:


    技术总结
    本发明提供了一种卫星CAN总线网络应用协议实现系统,包括:CAN总线消息帧、CAN总线消息包和数据通信模块;所述CAN总线消息帧为总线消息的最小单元,由CAN总线链路层决定;所述CAN总线消息包为由单帧消息帧或多帧消息帧组成的数据包;所述数据通信模块规定CAN总线单、多节点的通信流程。本发明保证了消息包数据可靠性,简化了总线消息处理难度,提高了卫星应用场景下的CAN总线安全性、可靠性。

    技术研发人员:包佳东,蒯文林,陶玉龙,邹亿,颜俊菁,解加华,赵桥,张海,项杰
    受保护的技术使用者:上海卫星工程研究所
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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