[发明专利]一种基于CAN总线的船舶机舱监测通讯协议标准方法

说明书

本发明提出了一种基于CAN总线的船舶机舱监测通讯协议标准方法，该方法基于CAN2.0B扩展帧格式，对29位ID标识符进行重新的分类和解释，按照OSI标准网络分层结构，该协议在物理层基于CAN总线；在数据链路层除了分配和使用29位ID标识符之外，具有信息请求操作、已确认传输和较大数据块分段传输的网络服务，该协议使用节点规划的节点地址来识别和区分网络中的设备或部件。本发明可与岸基综合船桥系统、岸基视频系统集成为船舶远程控制系统，通过岸基集约化管理，为船舶无人或少人化提供了技术支撑，将动力系统控制由船转岸，降低船上的操作和管理负荷，可有效降低船舶运营成本。

技术领域

本发明属于船舶监控系统技术领域，具体涉及一种基于CAN总线的船舶机舱监测通讯协议标准方法。

背景技术

随着船舶机舱自动化设备的发展，为减少布设线缆、降低设备成本、同时提高数据传输速度和可靠性，越来越多的机舱设备采用CAN总线协议与机舱监测报警系统进行数据交互，有的采用CANopen标准协议、有的则直接定义基于CAN总线的自有协议，或采用CAN2.0A标准帧报文格式，或采用CAN2.0B扩展帧报文格式。各家按照自有协议定义应用层ID标识符和数据域，主要用于控制指令、状态反馈、报警信息等数据的传输。机舱监测报警系统为每个通讯设备配置独立的CAN总线接口，并基于其提供的协议文件，定制开发各个接口的协议解析软件。

当前机舱监测报警系统为与各设备通信，首先需要同各家进行接口协议的技术协商，并按照各方协议单独开发协议解析软件，同时在硬件上要为各设备配置独立的总线接口，在联调试验或系泊航行试验过程中与各个设备单独开展通信测试。协议制定要根据不同的数据分配ID，按照数据类型定义数据域位置，定义数据量程、缩放、单位等。基于CANopen协议的也仅是统一了网络层协议，对于应用层依然与自有协议相同需要重新定义。这无疑增加了机舱监测报警系统和各设备厂家在系统设计、开发、测试和硬件本身上的成本。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本申请提出一种基于CAN总线的船舶机舱监测通讯协议标准方法，该方法基于CAN2.0B扩展帧格式，对29位ID标识符进行重新的分类和解释：

按照OSI标准网络分层结构，该协议在物理层基于CAN总线；在数据链路层除了分配和使用29位ID标识符之外，具有信息请求操作、已确认传输和较大数据块分段传输的网络服务，该协议使用节点规划的节点地址来识别和区分网络中的设备或部件。

进一步的，本协议将机舱监测设备按功能划分为动力、电力、辅助3个分区，协议应用层对3个分区进行独立设计，各分区间的CAN总线物理接口相互独立，分区内总线物理接口采用串联方式；监测报警工作站与CAN总线模块经由冗余的以太网实现互联互通，CAN总线模块按照分区配置，与其接入设备串级接入。

进一步的，29位ID标识符依据机舱监测系统顶层规划的各分系统设备级编号、部件级编号、源地址等属性设计，通过ID标识符统筹各型的动力、电力、辅助设备及部件；协议中对数据域也进行细化定义，根据ID标识符对应的部件，对其8字节的数据域进行其相关开关量、模拟量信号的分配，并在协议中确定各信号的极性、分辨率、偏移和单位；据此形成CAN的数据库文件DBC，各设备只需按照标准性协议发送，机舱监测及各级监测系统可通过DBC文件进行解析，另外，做好扩展性考虑，满足后续协议不断更新的需求。

进一步的，29位ID标识符的扩展数据帧结构组成包括：

优先级，Bit26-Bit28，3位，声明报文优先级，共8级，在CAN总线的仲裁机制中值越小报文优先级越高，优先级越高的报文在总线仲裁过程中将优先发送，默认设置0x04；

保留位，Bit23-Bit25，3位，保留用于后续协议的更新和功能扩充使用；

设备类：Bit17-Bit22，6位，根据分系统所辖设备进行编号，每个分系统可定义64个设备；