基于CAN总线的雷达网络测试系统的研究

王 琼 刘嗣勤

（91550部队，辽宁 大连 116023）

基于CAN总线的雷达网络测试系统的研究

王 琼 刘嗣勤

（91550部队，辽宁 大连 116023）

针对传统的雷达测试手段无法满足雷达网络测试工作的需求，本文设计基于CAN总线的雷达网络测试系统来解决此类问题。首先对CAN总线进行了详细的分析，描述其优点和数据帧格式；其次从系统网络架构和功能模块两个方式对系统进行设计；最后给出了系统的部分实现。本文对于网络管理人员和雷达测试工作人员都具有积极的作用。

CAN总线；雷达；网络

1 引言

随着网络技术、微电子技术、计算机技术的不断发展，传统的雷达测试系统已经不能满足当前雷达网络的测试需求。当前，网络速度的提高已经为雷达网络测试提供了强大的网络基础，网络传感器的应用也为雷达远程测试提供了硬件基础，大大提高了雷达远程维护的效率，有力推动了雷达网络测试技术的发展[1]。

2CAN总线

2.1 CAN总线概念

CAN是控制总线（ControllerArea Network）的缩写，最早是1986年是由德国电气商博世公司设计，主要应用于汽车行业。经过多年的不断发展，通过ISO标准化，当前已经成为国际标准的串行通信协议[2]。

CAN总线属于现场总线的范畴，高可靠性和高性能的优点使之被广泛应用于工业设备、船舶、工业自动化和医疗设备等各个领域，基于CAN总线设计和开发的控制系统具有以下优点：

（1）通信实时性高

CAN总线模式使得网络中的各个节点通过总线访问逐位仲裁的竞争方式发送数据，不同的节点会收到相同的信息，网络节点之间的通信实时性大大提高。虽然在网络结构上造成了冗余，但系统的灵活性和可靠性得到加强。

（2）开发周期短

CAN总线上的节点当出现严重错误时，会关闭输出功能，不会与其他的节点输出相冲突，避免了总线短路现象。CAN总线上节点的“死锁”状态，可以由CAN的控制芯片完成，大大减小了开发难度，提高了开发效率。

2.2 CAN总线数据格式

CAN总线的通信帧主要分为帧间隔、过载帧、错误帧、远程帧和数据帧五种类型，其中数据帧主要用于发送数据，是系统开发应用最广泛的。数据帧在结构上由七部分组成，分别是帧起始、仲裁帧、控制段、数据段、CRC段、ACK段和帧结束。根据仲裁段长度的不同，分为CAN2.0A（标准帧）和CAN2.0B（扩展帧）两种。具体的帧格式如图1所示[3]。

图1 CAN数据帧格式

其中帧起始和帧结束在标准帧和扩展帧中都是相同的，帧起始由单个的显性位组成，帧结束由7个连续的隐性位组成。

在CAN总线上的节点，是处于均等地位的，但通过仲裁段可以区别数据帧的优先级。标准帧的仲裁段帧ID为11位，扩展帧的仲裁段帧ID为29位。

控制段由6位组成，标准帧中由4位DLC、1个保留位r0和1个标志位IDE组成。扩展帧由4位DLC、1个r0和1个r1位组成，其中r0和r1用隐性电平填充。

数据段、CRC段、ACK段在标准帧和扩展帧中是一致的。数据段可以包含0－64位的数据位；CRC段主要用于检错，由15位CRC值和1位CRC界定符构成；ACK帧是当发送无错时，结果为显性电平。

3 系统设计

3.1 系统网络架构设计

雷达通过CAN总线形成总线型的雷达网络，为了满足对雷达网络的测试功能需求，需要在CAN总线网络上布置相关的设备仪器（示波器、万用表、功率计、信号源等），另外还需要有相应的测试设备，并通过CAN总线将数据发送给CAN总线上的计算机[4]，对收集到的数据信息进行分析，同时还需要有打印设备，便于输出测试的结果。雷达网络测试系统的网络架构如图2所示。

图2 雷达网络测试系统网络架构

3.2 系统功能结构设计

雷达网络测试系统分为硬件和软件两部分，硬件主要是雷达和各个设备仪器通过CAN总线相连，具有发送和接收数据的功能；软件是系统的核心，本文主要介绍软件的实现。软件采用C/S结构，设计原则上要符合模块化、系列化和通用化的开发原则。整个系统功能主要由用户管理模块、通信接口模块、设备管理模块、数据采集模块、测试模块和打印模块六部分组成。系统功能结构如图3所示。

用户管理模块主要是对系统的用户进行管理，分为系统管理员和一般管理员，系统管理员可以添加、修改和删除一般管理员的信息，而一般管理员可以通过用户名和密码进入到系统中，对系统进行操作。

设备管理模块是对系统中与CAN总线相连的所有设备进行管理，包含的设备有雷达、万用表、示波器、频谱仪和功率表等，可以进行添加、删除、修改等操作对设备进行管理，对设备进行分类和存储。

图3 系统功能模块结构图

通信接口模块主要是实现计算机、雷达、仪器设备通过CAN总线进行通信，设计统一的通信接口模式，能够实现模拟信号与数字信号之间的转换，便于各个设备之间的通信。

测试模块是通过测试设备对雷达的动态参数进行分析，查找和分析雷达是否正常工作，发现出现异常的雷达，并通过远程进行维护。

数据采集模块是对各个设备的信息进行实时动态采集，为测试工作作好准备。

打印模块主要是对测试的结果进行网络打印输出。

4 系统实现

4.1 设备采集模块

为了保障系统能够准确地对设备进行测试，首先要确保系统中的设备数据能够正确地被采集。在整个系统中，除了雷达以外，仪器设备的种类比较多，在收集数据以前，要保障每个仪器设备都与服务器准确相连，并且处于打开状态，根据CAN总线的特点，周期性地向服务器发送数据，当数据在规定的时间内没有发送自己的相关信息，服务器会主动检测该设备，查看是否出现故障。

模块的核心代码如下所示：

struct CANs*yq=ct(Canjd-＞i_shb,struct CANs,shb);

struct spi_yqsbie*spi=yq-＞spi;

struct CANs_pingt_sj*psj=spi-＞shb.pingt_sj;

file-＞private_sj=yq;

if(!yq-＞count)

{

if(psj-＞zh_enable)

psj-＞zh_enable(1);

CANs_hw_reset(spi);

CANs_hw_wakeup(spi);

/*禁止中断*/

CANs_write_reg(spi,CANNB,

CANNB_CWIE|CANNB_TX2IE

|CANNB_TX1IE|CANNB_TX0IE

|CANNB_RX1IE|CANNB_RX0IE);

/*将设备设为打开状态*/ CANs_write_reg(spi,CANKZ,CANKZ_REQOP_NORMAL);

CANs_write_reg(spi,RXBKZ(0),RXBKZ_BULK); }

yq-＞count++;

4.2 测试模块

测试模块是系统的核心模块，所有的模块都是为测试模块服务的，在测试的过程中，明确各个雷达节点处于哪种模式（主动工作模式、被动工作模式及非法工作模式），便于系统在不同模式下做出准确的测试判断。

核心代码如下：

STATUS szdm=OK;

if(qdsl＞=pShb-＞pKz-＞numChn)

{

cwnoSet(S_can_fm_qd_no);

szdm=CWOR;

}

else

{

switch(mode)

{

case WNCAN_CHN_ZHUDONG:

pShb-＞pKz-＞chnMode[qdsl]=WNCAN_CHN_ZHUDONG;

break;

case WNCAN_CHN_BEIDONG:

pShb-＞pKz-＞chnMode[qdsl]=WNCAN_CHN_BEIDONG;

break;

default:

cwnoSet(S_can_error);

szdm=CWOR;

break;

}

}

5 结语

本文针对雷达网络测试系统展开讨论，主要分析了雷达网络测试系统的设计和部分实现，所设计的系统可以有效地测试CAN总线下的雷达网络，有效提高了测试工作的效率，也为雷达网络的协同工作提出了新的思路。由于本文的篇幅所限，在具体的功能描述上略显不足，请尽见谅。

[1]李宝安，李行善．自动测试系统（ATS）软件的发展及关键技术[J].测控技术，2003，22(1)：1-4．

[2]赵晴，郑敏杰，李丽娜，等．基于RS-485总线的雷达模拟器的硬件研制[J]．微型机与应用，2011，30(5)：24-26．

[3]梁士龙，王力男，杨嘉伟．用FPGA实现RS-485通信接口芯片[J].系统工程与电子技术，2002，24(4)：103-106．

[4]李贵山，戚德虎．PCI局部总线开发者指南[M]．西安：电子科技大学出版社，2001．

Research on the Radar Network Testing System Based on CAN Bus

Wang Qiong Liu Siqin
（91550 Forces,Dalian 116000,Liaoning）

In order to meet with the needs of radar testing that the traditional method cannot satisfy,this paper designs a radar network testing system based on CAN bus.Firstly,the CAN bus is analyzed in detail,and its advantages and data frame format are described.Secondly,the system is designed from two aspects of the network architecture and function modules.Finally,partial implementation of the system is given.This paper has a positive effect on network managers and radar test staff.

CAN bus;radar;network

TN953

A

1008-6609(2017)07-0035-03

王琼(1983-)，女，吉林松原人，硕士，研究方向为无线电测量。