CN112532497A - 一种飞机起落架系统的can总线构架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种飞机起落架系统的CAN总线构架，其中总线具有主总线控制器(1)用于对总线进行控制，发送子节点工作所需的指令数据，和作为备份的备份总线控制器(2)，所述主总线控制器(1)和备份总线控制器(2)之间采用交叉互联，两路CAN总线(3、4)从主总线控制器(1)连接各个子节点(5)后回绕至备份总线控制器(2)，其中总线终端匹配电阻分别安装于主总线控制器(1)和备份总线控制器(2)，各个子节点(5)不设置终端匹配电阻。本发明的飞机起落架系统的CAN总线构架采用双余度环形总线拓扑，具备两个总线控制器，并通过数据域的方式按优先级进行组网，能够实现高可靠性通讯且降低总线成本。

Description

一种飞机起落架系统的CAN总线构架
技术领域
本发明属于起落架系统通讯技术领域，具体涉及一种飞机起落架系统的CAN总线构架。
背景技术
当前飞机起落架的通讯多采用点对点通讯，随着起落架系统数字化发展，上位机需要进行通讯的起落架子系统数量逐渐增加，采用点对点通讯需要铺设大量线缆，同时对上位机的通讯接口数量有较大要求。造成系统增重、可靠性下降，同时降低了系统的拓展性。
发明内容
鉴于现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种适用于飞机起落架系统的CAN总线构架，以简化系统架构，提高系统可靠性和可拓展性，降低系统成本。
本发明的上述目的是利用以下技术方案实现的：
一种飞机起落架系统的CAN总线构架，其中总线具有主总线控制器用于对总线进行控制，发送子节点工作所需的指令数据，和作为备份的备份总线控制器，所述主总线控制器和备份总线控制器之间采用交叉互联，两路CAN总线从主总线控制器连接各个子节点后回绕至备份总线控制器，其中总线终端匹配电阻分别安装于主总线控制器和备份总线控制器，各个子节点不设置终端匹配电阻。
各个子节点包括起落架收放、起落架锁定、前轮转弯、刹车等子系统，按电气要求挂接于两路CAN总线上，并分配固定节点号，从而完成总线组网拓扑。
飞机起落架系统的CAN总线采用域的方式进行总线管理，所述采用域的方式进行总线管理由CAN通讯的帧识别仲裁码ID来实现。
总线组网后，根据通讯协议对下游各子节点进行编号，从而形成子节点唯一的地址码。仲裁码ID按以下公式计算：
仲裁码ID＝域码+子节点地址码
其中域码规定了飞机起落架系统CAN总线的数据域，数据域按优先级排序。
总线通讯时采用域码+地址码作为仲裁码ID，域码分为应急指令域、正常指令域、数据反馈域。总线控制器及下游子节点按照仲裁码及域码编码规则进行总线通讯。
本发明的飞机起落架系统的CAN总线构架采用双余度环形总线拓扑，具备两个总线控制器，并通过数据域的方式按优先级进行组网，能够实现高可靠性通讯且降低总线成本。
附图说明
图1为CAN通讯数据标准帧结构的示意图；
图2为本发明的飞机起落架系统CAN总线构架的拓扑图；
图3举例说明本发明中定义的飞机起落架系统总线通讯域。
具体实施方式
下面参考附图，结合具体实施例对本发明做进一步详细描述。
飞机起落架系统数字化是先进飞机的发展方向，起落架系统部件、子系统数量多，采用总线通讯连接可以简化系统架构，提高系统可靠性，降低系统成本。针对起落架系统对高可靠性、中等数据量的需求特性，本发明提出一种适用于飞机起落架系统的总线通讯架构。
数据帧
本发明的飞机起落架系统的总线构架采用CAN总线作为底层协议，其电气接口特性、数据帧特性均与CAN总线标准帧结构保持一致，参见图1。数据域的8个字节内容不作要求，可根据飞机起落架实际控制需要设置。图1中的ID(11)为CAN总线通讯采用的11比特的仲裁码ID，将在下面更详细地说明。
总线组网拓扑
图2为本发明的飞机起落架系统CAN总线构架的拓扑图。如图所示，本发明的飞机起落架系统CAN总线构架采用双主-从结构，总线具有两个总线控制器，主总线控制器1主要对总线进行控制，发送子节点或者说下游节点5工作所需的指令数据，备份总线控制器2作为备份。主总线控制器1和备份总线控制器2之间采用交叉互联。两路CAN总线从主总线控制器1连接各个子节点并回绕至备份总线控制器2。总线终端匹配电阻分别安装于主总线控制器1和备份总线控制器2，子节点不设置终端匹配电阻。
各个子节点5，例如包括起落架收放子系统、起落架锁定子系统、前轮转弯子系统、刹车子系统等按电气要求挂接于两路CAN总线3、4上，并分配固定节点号，从而完成总线组网拓扑。
总线管理
本发明的飞机起落架系统的CAN总线采用域的方式进行总线管理，采用域的方式进行总线管理是通过由CAN通讯的帧识别仲裁码实现的。总线组网后，根据通讯协议对下游各子节点进行编号，从而形成子节点唯一的地址码。CAN总线通讯采用的仲裁码ID按以下公式计算：
仲裁码ID＝域码+节点地址码
其中域码规定了飞机起落架系统CAN总线的数据域，数据域按优先级排序。本发明规定了如图3所示的数据域，总线控制器、各子节点应在相应的域中进行通讯操作。如图3所示，在本例中，各数据域间宽度为80H，所以总线最大可挂接127个节点。
由于CAN标准帧只能传递8个字节数据，当需要更多数据传递时需增加更多的数据域，数据域按优先级进行组织。本专利中规定了正常指令域1和正常指令域2用于满足指令下发数据量需求。对于数据反馈具有1、2、3、4四个数据反馈域，用于满足下游子节点对数据反馈的字节数需求。
工作原理
正常情况下主总线控制器1通过正常指令域1向下游节点5发送高实时性指令，下游节点5采用数据反馈域上报自身状态等信息。定点指令以域码+节点ID的方式发送，广播指令用域码发送。下游节点5采用数据反馈域+自身节点号的方式上传自身状态信息。本发明总共规定了4个数据反馈域，其中数据反馈域1的优先级最高，用于上报关键状态信息。
当主总线控制器1失效时，备份总线控制器2接替发送指令。当第一总线3或第二总线4出现断点时，环形总线裂开成为两条树形总线，主总线控制器1和备份总线控制器2同时发送指令，此时备份总线控制器2采用应急指令域发送指令，防止出现总线冲突。
本发明采用CAN总线双余度环形组网拓扑，具备两个总线控制器；并采用数据域进行优先级管理和总线管理。从而，本发明能够将飞机起落架系统下游各子系统可靠组网，实现起落架系统总线通讯功能。在总线失效时具有余度备份，在总线断开异常时具备双树型总线功能继续正常完成通讯能力。本发明具备较高的可靠性并且成本较低。

Claims (8)

1.一种飞机起落架系统的CAN总线构架，其中总线具有主总线控制器(1)用于对总线进行控制，发送子节点工作所需的指令数据，和作为备份的备份总线控制器(2)，所述主总线控制器(1)和备份总线控制器(2)之间采用交叉互联，两路CAN总线(3、4)从主总线控制器(1)连接各个子节点(5)后回绕至备份总线控制器(2)，其中总线终端匹配电阻分别安装于主总线控制器(1)和备份总线控制器(2)，各个子节点(5)不设置终端匹配电阻。
2.按照权利要求1所述的CAN总线构架，其中所述CAN总线采用域的方式进行总线管理。
3.按照权利要求2所述的CAN总线构架，其中所述采用域的方式进行总线管理由CAN通讯的帧识别仲裁码ID来实现。
4.按照权利要求3所述的CAN总线构架，其中所述仲裁码ID＝域码+子节点地址码。
5.按照权利要求4所述的CAN总线构架，其中所述域码规定按优先级排序的飞机起落架系统CAN总线的数据域。
6.按照权利要求5所述的CAN总线构架，其中所述数据域包括应急指令域、一个或多个正常指令域、和一个或多个数据反馈域。
7.按照权利要求1所述的CAN总线构架，其中所述各个子节点(5)包括起落架收放子系统、起落架锁定子系统、前轮转弯子系统和刹车子系统。
8.按照权利要求1所述的CAN总线构架，其中各个子节点(5)的最大可挂接数为127个。
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