基于CANopen總線協(xié)議的城市地鐵數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)計
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1．3 使用PDO／SDO進行數(shù)據(jù)傳輸
CANopen的數(shù)據(jù)傳輸具有兩個不同的數(shù)據(jù)傳輸機制，CANopen一般用過程數(shù)據(jù)對象(PDOs，Process Data Object)來處理短過程數(shù)據(jù)的快速交換，并通過SDO(Service Data Object)訪問對象詞典的人口。PDO可根據(jù)事件約束來循環(huán)或查詢傳輸，其傳輸采用無協(xié)議廣播形式。一個PDO傳輸可以達到八個字節(jié)，一個同步信息可同步網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的發(fā)送和遷移。每個PDO的屬性都可以在對象詞典中進行配置，其中包含通信參數(shù)(CAN標(biāo)識符、傳輸類型等)和為每個PDO映射分配過程的數(shù)據(jù)。SDO則通過2個CAN-telegrams證實數(shù)據(jù)傳輸，并在兩個設(shè)備間建立點對點的通信。這樣，一個大的數(shù)據(jù)包(大于8字節(jié))就能被傳輸給每個SDO。
1．4 CANopen通信接口
CANopen協(xié)議中將通信對象分為四種：網(wǎng)絡(luò)管理對象(Network Management object，NMT)，服務(wù)數(shù)據(jù)對象(SDO)，過程數(shù)據(jù)對象(PDO)和預(yù)
定義報文／特殊功能對象。其中網(wǎng)絡(luò)管理對象(NMT)負責(zé)層管理、網(wǎng)絡(luò)管理和ID分配；服務(wù)數(shù)據(jù)對象用于對對象詞典中的項進行訪問，此類報
文可以工作在預(yù)操作狀態(tài)和正常狀態(tài)；過程數(shù)據(jù)對象工作在正常操作狀態(tài)，可以傳送8個數(shù)據(jù)字節(jié)，也就是64個狀態(tài)位。通常用于實時數(shù)據(jù)的傳送：預(yù)定義報文／特殊功能對象可為CANopen設(shè)備提供特定的功能，以方便CANopen主站對從站的管理。
1．5 CANopen總線的啟動和仲裁機制
在網(wǎng)絡(luò)初始化過程中，CANopen可支持最小boot-up機制和擴展boot-up機制，其中擴展boot-up是可選的，而所有CANopen設(shè)備和節(jié)點都必須能夠支持最小的boot-up機制。
當(dāng)兩個或更多的結(jié)點在同時發(fā)送時，往往可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突，這樣，CANopen總線就必須有一個仲裁機制，以便在發(fā)生沖突時可以可靠地分配總線給一個預(yù)備發(fā)送的結(jié)點。這個策略叫做總線仲裁。CAN總線使用一位一位的總線仲裁方式。當(dāng)兩個CAN站同時發(fā)送時，其發(fā)送權(quán)力可由顯性總線狀態(tài)決定。通過監(jiān)視總線，當(dāng)一個結(jié)點失去了總線仲裁時，它會被立即偵察到并停止發(fā)送，而當(dāng)所有的結(jié)點都發(fā)送一個隱性位時，總線只在隱性狀態(tài)。事實上，只要有一個結(jié)點發(fā)送一個顯性位，整個總線電平就都是顯性的。
2 城市軌道列車通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計
2．1 列車現(xiàn)場控制級通信網(wǎng)絡(luò)
本文以4輛地鐵列車車廂編組為對象來進行列車通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，4輛地鐵列車車廂由兩個車輛單元組成，每一個單元包含帶司機室的拖車(Trail car with cab，Tc)和帶受電弓的動車(MotorCar with pantograph，Mp)。圖2所示是基于CAN總線網(wǎng)絡(luò)的列車通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/156520.htm
該列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參照TCN(Topology Change Notification)配置，采用的是CAN總線，列車編組單元內(nèi)的車輛總線采用CANopen協(xié)議。
所設(shè)計的地鐵列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于輕型、模塊化和分布式設(shè)計，列車網(wǎng)絡(luò)采用兩級總線的層次結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)采用兩路CAN總線來將各子系統(tǒng)的控制單元合理地分配到這兩路CAN總線上。每路CAN總線在Mp(帶受電弓的動車)車上有一個中繼器，各個子系統(tǒng)提供的CANopen接口都連接
到列車總線，以便于傳遞控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。列車控制監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)視各子系統(tǒng)設(shè)備，同時接收各子系統(tǒng)的故障和狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過總線控制子系統(tǒng)以完成相應(yīng)的功能。
一般情況下，在選擇網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮到網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、可靠性、可擴充性等性能，以選擇合理的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)機車設(shè)備級CAN總線網(wǎng)絡(luò)物理層的高可靠性。本文選擇的CAN總線型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)能夠更好地運行列車自動系統(tǒng)，其中包括列車自動保護系統(tǒng)(ATP)和列車自動運行系統(tǒng)(ATO)。
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