CN108337131A - 一种基于can网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其包括如下步骤，步骤1，设置通用功能模块和外围通信接口；步骤2，分别为各个通用功能模块分配线程，并设置优先级；步骤3，依据数据流的走向，确定不同线程间的数据共享方式和通信方式；步骤4，根据所述数据共享和通信方式选取不同线程间的内部接口的实现函数，并设置参数值；步骤5，利用上述的通用功能模块、外围通信接口、线程、实现函数及参数值搭建基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统。本发明完成了对发射平台状态监测系统的构建，从而有效提高了对发射车监测的可靠性、实时性及通用型，在发射车的实际使用过程中准确监测发射车状态，提高了发射车整车的信息化水平。

Description

一种基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法

技术领域

本发明涉及发射车控制技术领域，更为具体地，本发明为一种基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法。

背景技术

在以往的发射车执行任务期间，用户通过手动控制盒、硬件操控面板发送控制指令，只能通过简易的数码管、显示灯监测有限的发射车状态，存在无法全面地对发射车状态进行监测的问题，并通过单一网段单总线与总线上所有节点进行通信，存在总线负载率大、可靠性低等问题。为提高发射车的信息化水平、满足多点监控的需求，随发射车的监测点数量逐渐增多，监测难度越来越大，对发射车状态监测提出了更高的要求。

因此，如何实现全面、可靠、安全地对发射车状态进行监测，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有对发射车状态的监测存在不全面、不可靠等问题，本发明创新地提供了一种基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，该方法能够较好地实现发射车的状态监测系统，有效提高发射车的安全性和可靠性，提高了整车的信息化水平，从而解决了现有技术中存在的诸多问题。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，该实现方法包括如下步骤，

步骤1，根据具有双CAN总线冗余工作模式的待监测设备的各组成部分、各部分功能及监测需求，设置通用功能模块和外围通信接口；

步骤2，分别为各个通用功能模块分配线程，并为分配好的线程设置优先级；

步骤3，依据数据流的走向，确定不同线程间的数据共享方式和通信方式；

步骤4，根据所述数据共享和通信方式选取不同线程间的内部接口的实现函数，并设置参数值；

步骤5，利用上述的通用功能模块、外围通信接口、线程、实现函数及参数值搭建基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统。

本发明创新地提出了一种构建状态监测系统的方法，可根据实际需求确定状态监测系统的各个组成部分，因此，本发明具有通用性强、可靠性好、监测全面等突出优点。

进一步地，针对具体的发射车的地面发射支持系统，上述的通用功能模块包括数据接收模块、指令发送模块、数据实时显示模块、数据存储模块、单阀操作模块、配置查询模块、曲线绘制模块及历史数据查询模块，以达到更全面地监测发射车及其地面发射支持系统的状态的目的。。

进一步地，所述外围通信接口为双CAN总线通信接口或以太网通信接口。

进一步地，步骤2中，按照优先级由高到低的顺序，分配的线程包括数据接收线程、单阀操作线程、解析线程、数据发送线程、数据显示线程、曲线绘制线程、数据存储线程、历史数据查询线程及配置查询线程。

进一步地，所述解析线程和所述数据发送线程采用状态机事件中断触发方式。

进一步地，所述数据接收线程、所述解析线程、所述数据存储线程、所述曲线绘制线程及所述历史数据查询线程均采用轮询方式。

进一步地，所述数据存储线程的循环周期、所述曲线绘制线程的循环周期均由数据采样频率和界面刷新频率决定，所述数据接收线程的循环周期由波形图最大缓存和总线负载率决定，所述解析线程的超时时间由解析线程自身的最长执行时间和按键响应时间决定。

进一步地，所述待监测设备为发射车的地面发射支持系统，该地面发射支持系统包括车控系统、温控系统、供配电系统及底盘电气系统。

进一步地，该实现方法还包括通过用户使用场景进行用户交互界面架构设计的步骤，所述用户交互界面包括启动界面、配置查询界面、故障诊断界面、调速控制界面、车控段流程监控界面、实时曲线显示界面、测发控段流程监控界面及调温系统监控界面。

进一步地，上述实现方法在Windows 7操作系统和LabVIEW开发环境下进行。

本发明的有益效果为：本发明完成了对发射平台状态监测系统的构建，提高了对发射车及其地面发射支持系统监测的可靠性、实时性及通用型，能在发射车的实际使用过程中准确监测发射车状态，并对发射车进行故障预测和故障诊断，提高了发射车整车的信息化水平。

附图说明

图1为本发明的状态监测系统的实现方法的流程示意图。

图2为事件触发处理架构的流程示意图。

图3为线程的周期查询及数据共享架构的流程示意图。

图4为线程间数据交互及共享流程示意图。

图5为用户与状态监测系统界面的交互流程示意图。

图6为发射车的地面发射支持系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法进行详细的解释和说明。

如图1至6所示，本发明公开了一种基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，本实施例在Windows 7操作系统和LabVIEW开发环境下进行，该实现方法包括如下步骤。

步骤1，根据具有双CAN总线冗余工作模式的待监测设备的各组成部分、各部分功能及监测需求，根据双CAN总线冗余结构设置通用功能模块和外围通信接口；本实施例中，如图6所示，待监测设备为发射车的地面发射支持系统，且该地面发射支持系统包括车控系统、温控系统、供配电系统及底盘电气系统，针对上述地面发射支持系统(发射平台)，则上述的通用功能模块可包括数据接收模块、指令发送模块、数据实时显示模块、数据存储模块、单阀操作模块、配置查询模块、曲线绘制模块及历史数据查询模块，在本发明的基础上，还可对各个通用功能模块设置操作权限；外围通信接口为双CAN总线通信接口或以太网通信接口：本发明实现的状态监测系统的工作载体可为后端工作站或笔记本中，与前端控制系统的物理距离及监测系统的关键重要程度决定了外围通信接口及状态监测系统的运行载体。对于在发射车驾驶舱内实现的监测需求(200米内)一般采用同发同收双CAN总线通信模式；对于前后端数据传输以及通信距离较长的项目，一般采用以太网通信模式，通常采用C/S算法实现前后端“一对一”或者“一对多”实时通信。

步骤2，本实施例提炼出基于Windows 7操作系统的多线程软件架构，分别为各个通用功能模块分配线程，并可为分配好的线程设置优先级；本实施例中，线程可包括：数据接收线程a、解析线程b、数据存储线程c、单阀操作线程d、曲线绘制线程e、历史数据查询线程f、数据发送线程g、数据显示线程h及配置查询线程i，为优化状态监测系统，可为各个线程设置优先级，比如，按照优先级由高到低的顺序，分配的线程可包括数据接收线程、单阀操作线程、解析线程、数据发送线程、数据显示线程、曲线绘制线程、数据存储线程、历史数据查询线程及配置查询线程，即：a＞d＞b＞g＞h＞e＞c＞f＞i。更为具体来说，解析线程和数据发送线程采用状态机事件中断触发方式，在按下按键触发相应事件后，待发送数据按照接口协议组成发送帧，放入发送队列，然后再进行解析和显示等步骤，而解析后的数据也放入发送队列、等待发送，具体如图2中所示；数据接收线程、解析线程、数据存储线程、曲线绘制线程及历史数据查询线程采用轮询方式，接收数据后进行解析和存储，解析后的数据用于曲线绘制，而存储的数据可供查询，具体如图3中所示；更具体来说，数据存储线程的循环周期、曲线绘制线程的循环周期均可由数据采样频率和界面刷新频率决定，数据接收线程的循环周期可由波形图最大缓存和总线负载率决定，而解析线程的超时时间由解析线程自身的最长执行时间和按键响应时间决定。

步骤3，依据数据流的走向，梳理并确定不同线程间的数据共享方式和通信方式；比如，本实施例以下述四个数据流为例进行说明，具体如图4中所示。

数据流1：线程g-线程b-线程g；

数据流2：线程a-线程e，线程a-线程b，线程a-线程c-线程f；

数据流3：线程d-线程b-线程g；

数据流4：线程b-线程e。

步骤4，对于上述的多线程，根据数据共享和通信方式选取不同线程间的内部接口的实现函数，并设置参数值，比如下表所示；通过增减线程及修改设置参数可方便地移植至同类监测系统中，实现了设计架构及内外部接口方式通用的效果。

步骤5，利用上述的通用功能模块、外围通信接口、线程、实现函数及参数值搭建基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统。

另外，如图5所示，该实现方法还可包括通过用户使用场景进行用户交互界面架构设计的步骤，用户交互界面包括启动界面、配置查询界面、故障诊断界面、调速控制界面、车控段流程监控界面、实时曲线显示界面、测发控段流程监控界面及调温系统监控界面，具体使用场景分配为：启动界面(通用)—配置查询界面(地面联试)—故障诊断界面(地面联试)—调速控制界面(桌面联试)—车控段流程监控界面(系统联试)—实时曲线(系统联试)—测发控段流程监控(匹配试验)—调温系统监控(系统联试)。

本发明完成以双CAN总线冗余工作模式为依托的集车控系统、温控系统、供配电系统、底盘电气系统等在内的一体化发射平台状态监测系统的构建，在此基础上，本发明能够实现实时监测、曲线绘制、单步控制、故障预测、配置查询、标定等多功能协同工作模式，

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：该实现方法包括如下步骤，

步骤1，根据具有双CAN总线冗余工作模式的待监测设备的各组成部分、各部分功能及监测需求，设置通用功能模块和外围通信接口；

步骤2，分别为各个通用功能模块分配线程，并为分配好的线程设置优先级；

步骤3，依据数据流的走向，确定不同线程间的数据共享方式和通信方式；

步骤4，根据所述数据共享和通信方式选取不同线程间的内部接口的实现函数，并设置参数值；

步骤5，利用上述的通用功能模块、外围通信接口、线程、实现函数及参数值搭建基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统。

2.根据权利要求1所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：上述的通用功能模块包括数据接收模块、指令发送模块、数据实时显示模块、数据存储模块、单阀操作模块、配置查询模块、曲线绘制模块及历史数据查询模块。

3.根据权利要求2所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：所述外围通信接口为双CAN总线通信接口或以太网通信接口。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：步骤2中，按照优先级由高到低的顺序，分配的线程包括数据接收线程、单阀操作线程、解析线程、数据发送线程、数据显示线程、曲线绘制线程、数据存储线程、历史数据查询线程及配置查询线程。

5.根据权利要求4所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：所述解析线程和所述数据发送线程采用状态机事件中断触发方式。

6.根据权利要求5所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：所述数据接收线程、所述解析线程、所述数据存储线程、所述曲线绘制线程及所述历史数据查询线程均采用轮询方式。

7.根据权利要求6所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：所述数据存储线程的循环周期、所述曲线绘制线程的循环周期均由数据采样频率和界面刷新频率决定，所述数据接收线程的循环周期由波形图最大缓存和总线负载率决定，所述解析线程的超时时间由解析线程自身的最长执行时间和按键响应时间决定。

8.根据权利要求1或7所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：所述待监测设备为发射车的地面发射支持系统，该地面发射支持系统包括车控系统、温控系统、供配电系统及底盘电气系统。

9.根据权利要求8所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：该实现方法还包括通过用户使用场景进行用户交互界面架构设计的步骤，所述用户交互界面包括启动界面、配置查询界面、故障诊断界面、调速控制界面、车控段流程监控界面、实时曲线显示界面、测发控段流程监控界面及调温系统监控界面。

10.根据权利要求1或9所述的基于CAN网络拓扑结构的状态监测系统的实现方法，其特征在于：上述实现方法在Windows 7操作系统和LabVIEW开发环境下进行。