第３２卷第５期 Ｑ 北△ 京交通大学学报 Ｖｏ１．３２ ＮＯ５ ．ＢＥＩＪＩＮＧ ＪＩＡ０Ｔ０ＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ０ｃｔ．２００８ 文章编号：１６７３—０２９１（２００８）０５—０１０２—０５ 列车用ＣＡＮ总线应用层协议研究与实现 王苏敬，王立德，申 萍，刘 彪，王永翔 （北京交通大学电气工程学院，北京１０００４４） 摘要：铁路行业总线应用具有其自身的特点，目前还没有出现面向铁路专用的ＣＡＮ总线应用层 协议标准，本文以ＴＣＮ（ＩＥＣ６１３７５一１）为参考，结合ＣＡＮ总线自身的底层协议特点，借鉴了其他 ＣＡＮ总线应用层协议的优点，设计出面向列车总线应用的ＣＡＮ总线应用层协议——Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ 协议．该文主要从该协议的报文分配、报文传输机制描述和网络管理方法３方面加以研究，并分析 了一个典型的应用——分布式车载故障检测记录系统，通过该系统的实际运行情况证明了Ｔｒａｉｎ． ＣＡＮ协议应用于铁路机车的合理性． 关键词：ＣＡＮ总线；应用层协议；列车通信网络：故障检测 中图分类号：ＴＮ９１５．８５２ 文献标志码：Ｂ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＡＮ Ｂｕｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｔｒａｉｎ ＷＡＮＧ Ｓｕｊｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｌｉｄｅ，ＳＨＥＮ Ｐｉｎｇ，ＬＩＵ Ｂｉａｏ，ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇｘｉａｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｉｅｌｄｂｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｒａｉｌｗａｙ ｈａｓ ｉｔｓ ｏｗｎ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ．Ｔｈｅｒｅ ｈａｓ ｎｏ ｓｐｅｃｉａｌ ＣＡＮ ｂｕｓ ｐ— ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｓｔａｎｄａｒｄ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ ｒａｉｌｗａｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｙｅｔ ｎｏｗ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｎｅｗ ＣＡＮ ｂｕｓ ａｐｐｌｉ— ｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｎａｍｅｄ Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ ｆｏｒ ｔｒａｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ＴＣＮ （ＩＥＣ６１３７５—１）ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｇ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ｏｆ ｂｏｔｔｏｍ ｌａｙｅｒ ｉｎ ＣＡＮ ｂｕｓ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｏｔｈｅｒ ＣＡＮ印一 ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌ’Ｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ｐａｒｔｓ：ｔｈｅ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ｍｅｓｓａｇｅ，ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｍｅｓｓａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ ａ ｔｙｐｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａ－ ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ｉｎｓｔａｎｔ ｆａｕｌｔ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅａｌ ａｐｐｌｉｃａ— ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｈｏｗｎ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅＴｒａｉｎ—ＣＡＮ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｒａｉｌｗａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗａｒｋ（ＣＡＮ）ｂｕｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｔｒａｉｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔ— ｗｏｒｋｓ；ｆａｕｌｔ ｄｅｔｅｃｔ ＣＡＮ总线已经成为全球范围内最重要的现场 总线之一，甚至领导着串行总线的发展．虽然ＣＡＮ 的而开发的，其结构复杂，并非完全适合于铁路机车 车辆这种要求高可靠性的场合，而且这两种协议软 件的价格也是一个不能忽视的因素ｌ１－２］．铁路行业 具有诸多优点，但ＣＡＮ本身并非一个完整的协议， 只包括物理层和数据链路层两个底层协议，要进行 作为一个现场总线应用的重要领域，对实时性和可 靠性要求较高，目前国内外均没有面向列车总线应 用的ＣＡＮ应用层协议的相关文献，本文作者在设 计专用的列车ＣＡＮ总线应用层协议的同时，参考了 高效率的通信还需要进一步开发应用层协议，目前， 基于ＣＡＮ总线的商业协议主要有ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ和 ＣＡＮｏｐｅｎ两种，但由于这两种协议是基于通用性目 收稿日期：２００８—０２．２５ 基金项目：铁道部科技研究开发计划项目资助（２ｏｏ５Ｊ０２０） 作者简介：王苏敬（１９８２一），男，河北保定人，博士生ｅｍａｉｌ：０５ｌ１７２９６＠ｂｊｔｕ．ｅｄｕ．ａｎ 王立德（１９６Ｏ一），男，辽宁锦州人，教授，博｝：生导师． 第５ ｊ９Ｊ ）１ｊ：做等：列＇Ｆ－，ｑＪ ＣＡＮ总线心Ⅲ 协议研究 现 ＣＡＮｏｐｅｎ协议的特点和设计思路，设计ｆ｝｛简单实用 的列ｊ二ＣＡＮ总线应』｛ｌｊ层协议，经过实际应用验证， 能够满足列车总线的通信要求． １ 列车用ＣＡＮ总线应用层协议设计 从ＯＳＩ网络模型的角度来看，基于Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ 的现场总线网络只实现了第１层（物理层）、第２层 （数据链路层）、第７层（应用层）．因为现场总线通常 只包含 个刚段，因此不需要第３层（传输层）和第 ４层（ 络层），也不需要第５层（会话层）和第６层 （描述层）的作用 ．存』二述模型巾，物理层和数据 链路层完令由硬件实现，本文将设计列车用ＣＡＮ 总线的第７层（应用层）协议．本文作者在Ｔｒａｉｎ— ＣＡＮ协议设计巾，丰要研究和实现了以卜几方面． １．１ Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ的报文定义 Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ协议报文格式定义Ｊ，ＣＡＮ报文的 标识符及数据部分的使 原则和功能含义．报文格 式的定义，使刚络中的ＣＡＮ报文组成元素有了其 特定的功能和意义．ＣＡＮ报文格式定义包括两个方 面，即报文标识符和报文数据部分的分配一． 需要说【１ｊ］的是， Ｆｒａｉｎ．ＣＡＮ协议只使用了扩展 帧格式的ＣＡＮ报文，标准帧格式报文．在本协议中 并无使用和定义． 扩展帧格式的定义中，对ＣＡＮ 报文的２９传标识符币¨数据部分做了详细的规定，下 ｌ白ｊ将分别分析报文杯识符和报文数据格式的定义． １．１．１ Ｔｒａｉｎ ＣＡＮ报文标识符的分配 在Ｔｒａｉ１１一ＣＡＮ协议中本文作者指定了数据通 信中的源节点ＭＡＣ ＩＤ和日标节点ＭＡＣ Ｉ１），并指 示ｊ，报文功能及所要访问的资源．报文标识符被分 为７个部分，具体定义见罔１．由于ＣＡＮ报文是基 于优先丰义竞争的传输协议，对于Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ协议， 本文作者把而向节点的优先权竞争模式改为面向报 文的优先权竞争模式，报文优先级分配３位，占用标 识符位ＩＤ２８—２６，用０００—１ １ ｌ将所有网络数据分为８ 个等级的优先权．存Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ 议麻用系统中， 报文优先级的设计足以报文重要性、报文传输频率、 报文数据长度和报文具体的实时性要求为参考的． 分段传输标志分配１位，占用标识符１Ｄ２５，用于 指示当次传输报文是否需分段，接收报文的节点据该 标志决定是否需作分段接收处理，该位置位时有效， 此时数据第１宁节 之 合实现数据分段传输． 功能码分配４位，ｒ 用标识符ＩＤ２４—２１，用于指 示报文所需要实现的功能．接收报文的节 篡根据报 文巾的功能码进行卡Ｈ心的处理． ｆＪ标ＭＡＣ地址（ＤＭＡＣ）和源Ｍ ＡＣ地址 （ＳＭＡＣ）用ｆ指示接收数据的目标 点和发送数据 的源节点地址，各占用８位，占用标识符ＩＤ２０—１３， １Ｄ１２－５．在通用网络中，Ｔｒａｉｎ ＣＡＮ协议支持同一网 络系统中挂接的最大节点数理论为２５６个 ＩＤ ｌＤ ¨） ＩＤ ＩＤ ｌＤ ＩＤ ｌＤ ＴＸ１／ ２８ ２７ ２６ ２５ ２４ ２３ ２２ ２１ ＲＸｌ 优先级（ＰＲＩ） Ｓａｇ 功能码（ＦＣＯＤＥ） Ｆｌａｇ ＩＤ ｌ１） ＩＩ１ ＩＤ ＩＤ １Ｉ） ＩＤ ＩＤ ＴＸ２／ ２０ ｌ９ １８ １７ １６ １５ １４ ｌ３ ＲＸ２ Ｈ的ＭＡＣ地址（ＤＭＡＣ） ＩＤ ＩＤ ｌ１） ｌ１） ＪＤ ｌＤ ｌＩ） ＩＤ ＴＸ３／ １２ 】ｌ １０ ９ ８ ７ ６ ５ ＲＸ３ 源ＭＡＣ地址（ＳＭＡＣ） ＩＤ Ｉ１） ｌＤ ＩＩ） ＪＩ） Ｔｘ４／ ４ ３ ２ ｌ ０ ＲＸ４ 资源节点 （ＳｌＩ）） ＡＣＫ 图１ Ｔｒａｉｎ－ＣＡＮ报文标识符定义 Ｆｉｇ．１ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｓｓａｇｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ ｉｎ Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ 资源节点号ＳＩＤ占用４位，占用标识符位ＩＤ４— １，用于指示所要操作的节点设备内部单元，根据报 文巾资源节点地址号对设备内部的单元进行操作． 在Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ中并不是有的报文都需要作响 应确认，可以根据报文的性质选择是否对ＡＣＫ位 进行填充，进行灵活的应答控制． １．１．２ Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ数据帧的格式设计 在 Ｆｒａｉｎ—ＣＡＮ协议中，报文的数据部分根据功 能码不同而被设计成不同的参数．具体包括：轮询资 源、资源输出、查询端口、分段数据传输、建立连接、 删除连接、设备复位和ＭＡＣ ＩＤ检测．下面以轮询 资源和分段数据传输来说明数据部分的格式设计． 轮询帧格式如图２所示．当网络主设备做端口 轮询时，正确填写的数据优先级，功能码，ＭＡＣ地址 和相砬的资源ＩＩ了点号即可，此时数据长度设为零，数 据部分没有定义 ＰＲＩ ＦＣ０ＤＥ ＤＭＡＣ ＳＭＡＣ ＳｌＤ Ａ Ｋ ＤＡｒｒＡ ０ｘ０４ ０ｘ００ ｝＝｛标设备 土没备 轮询 轮询 资源 Ｉ Ｍ Ｌｌ＿Ｉ 图２轮询帧格式定义 Ｆｉｇ．２ Ｆｏｒｍａｔ ｏｆ ｐｏｌｌｉｎｇ ｆｒａｍｅ 当网络数据长度大于８字节时，需要将分段标 志位ＳｅｇＦｌａｇ置位，并需要数据第１个字节与之配 合，在分段传输情况下，数据长度最大为７字节，其 中数据第１字节被定义如图３昕示 ｆ７ Ｂｉｔ６ Ｂｉｔ５ Ｂｉｔ４ Ｉ｛ｊｔ３ Ｂｉｔ２ Ｉｊｉｔｌ Ｂｉｔ０ （分段标志）Ｓｅｇ［ ｏｌｏ ＳｅｇＮｕｍ（分段 ） 图３分段数据传输格式 Ｆｉｇ．３ Ｆｏｒｍａｌ ｏｆ ｓｕｂｓｅｃｔｉｏｎ ｄａｔａ 北京交通大学学报 第３２卷 １．２ ＴＩｌｌ！．ＣＡＮ的通信模式 本文作者在Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ协议设计中采用灵活 的通信模式，支持主从通信模式和事件触发通信模 式．主从通信模式用于Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ网络中“主设备” 对于“从设备”的访问．这里的主设备是相对于单次 通信而言的，我们称通信的发起者为主设备，响应者 为从设备；事件触发通信模式用于设备主动向网络 中传送报文数据【 ． 主从通信模式又称命令／响应模式：通信由网络 中的主站设备发起，接收到命令帧的从站设备返回 响应帧．主从通信模式分为以下３种情况． 点对点方式是主站与一个从站设备进行通信． 从机接收到命令并处理完请求后，返回一个响应报 文给主机．在这种模式下，一个完整的通信过程包括 主站的请求与从站的应答．每个主站必须有唯一的 地址，这样才能同其他节点区别开来．在这种通信方 式下，未接收到请求时，从机不会传输数据． 组播和广播方式是相对于点对点方式而言的， 在组播和广播方式下，数据是没有应答的，该方式非 常适合于网络内的数据共享． 在Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ协议中也采用事件触发通信模 式．在该模式下，节点可以定时循环地向网络中发送 数据，或者在特定状态下向主站发送数据，这种特定 的方式可以是用户事先约定好的方式，也可以是状 态改变时触发传送． 上述的通信模式在Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ中同时得到支 持，即网络设备可以定周期的向网络中发送自身状 态数据，在接收到请求帧后，可以发出应答帧，而且 在自身状态发生改变时也可以触发一次通信． １．３ ．ＣＡＮ的网络管理 为保证通信的正常，网络中的每一个通信节点 都需要进行监控，并在通信异常时采取适当的方式 恢复通信 』．对于网络中的每一个节点来说，本文 作者采用通过设置定时计数器来判断其接收轮询信 息是否超时，并采取相应的动作．Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ网络管 理可以概括为以下两个部分： １）节点控制．对于Ｔｒａｉｎ。ＣＡＮ网络中的节点控 制是通过设计Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ设备的网络状态访问机制 实现的．Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ网络访问状态机制包含节点在网 络启动时必须执行的状态图和节点各状态之间切换 的规则，并可通过特定的报文对节点进行控制．图４ 说明Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ设备在网络中初始化的过程． ２）通信控制是以主站设备和从站设备之间的通 信时间间隔作为依据，因此在Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ网络中， 通信是否异常是通过设计“超时机制”来判断的．保 证在通信异常时，通过适当的方法能够恢复通信． 匿噩；动Ｍ ｌ舱ＡＣ Ｄ囹测定时器Ｉ ■ 图４ Ｔｒａｉｎ－ＣＡＮ设备网络初始化过程 Ｆｉｇ．４ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ 为实现通信的控制，本文作者在Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ协 议设计中定义了连接定时器．在一个连接中通过连 接定时器来实现连接通信响应的超时机制，该连接 定时器通过主站设定全网通信定时参数．当连接建 立时，从站的连接定时器将被激活．当从站接收到一 个合法有效报文时，需进行连接定时器的复位，将计 数值恢复为初始装载值，并且重新启动连接定时器 进行新的连接计时．如果在通信过程中，连接定时器 计满，则意味着通信事件超时，此时从站设备会自动 删除连接，如图５所示． 图５连接定时器 Ｆｉｇ．５ Ｌｉｎｋｉｎｇ ｔｉｍｅｒ ２ Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ协议的网络测试 为了整个协议的测试需要，作者将基于ＵＳＢ总 线的ＣＡＮ网络接口模块接人到分布式车载故障检 测记录系统网络中，形成实验室的网络测试环境，图 ６描述了实验室测试网络的结构图． 在测试过程中，首先将ＵＳＢ—ＣＡＮ模块与其中 一个节点连接，进行基本的底层收发测试，保证底层 ＣＡＮ总线接口部分的可靠性，之后进行单节点的各 种格式帧的收发验证．图７是收发测试的上层软件 第５ Ｊ９Ｊ ：Ｈ Ｊ ＣＡＮ总线｛＃ＳｉｌＷ协议研究 ｊ ｔｔ 、愀 列４－截 ， ８永波器捕披的ＣＡＮ总线信 ｋ； ｔＪｉｊ￣． ｊ 、 三＝＝＝雯匿二 ◇ 《０． 图６ Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ的实验室测试网络 Ｆｉｇ．６ Ｔｅｓｔ ＩｌｅｔＷＯＩ’ｋ ｏｆ Ｆｔ’ａｉｎ一（：ＡＮ ｉ，ｉ ｌａｂｏ， ａｌｏｒ￣ 一Ｉ 约溺０－ｊ Ｉ ｉＯ０ｏｏ－ｊ 一 笈送 图７单点收发测试实验 Ｆｉｇ ７ Ｅｘｐｅｌ ｉｍｅｎｔ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｉｎｔ ｌ１Ｐ（。ｅｉｖｉｎｇ Ｌｌ１１（ｔ ｄｉｓｐａｔ（ ｈｉｎｇ —翔曩｜ｌ盯 ● 图８ 网络请求帧与应答帧 Ｆｉｇ．８ Ｒｅｑｕｅｓｔ ｔｅｌｅｇｒａｍ￣１１１（ｉ ｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ ｔｅｌｅｇｌ’￣ｌｌｉｌ Ｏｎ ｎｅｔ¨ＯＦｋｓ 单点的收发实验除丫能确定物弹层的传输可靠 性外，也能够确定对 于Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ协议的标准帧 能否 ：常响应， 完成上述测试环节以后，进行ｒ整 个网络的测试．经过测试，Ｔｒａｉｎ—ＣＡＮ协议能够完成 数据的点对点＝ 从通信、组播广播通信、设备轮询／ 应答、Ｈ，ｉｌ￣ｌ触发传输、事件触发传输等功能． ３应用实验 Ｔｒ；ｄｎ—ＣＡＮ 议¨前 成功 用在ＳＳ３ ４０００系 ０６４１号电力机车ｆ ，Ｊ １ ２００７ 装车宠成之后，协议经 过不断的完善， 今 经安令运行１年．通过分布式 车载故障检测 录系统的安装调试， ¨１ＣＡＮ协议 的得到厂比较个而的测试，按照 ， Ｉ卜ＣＡＮ协议的觇 ｌ０５ 定，网络【＋Ｊ的 点ＭＡＣ编制范围为０ｘ００一ＯｘＦＦ，在本 系统中由于节点数量有限，目前挂接存总线上的『舣］络 节点一共有７个，包括两个司机窄 示屏（ＤＩＳ），两个 数字 采集模块（ＤＡＱ），两个逻辑控制模块（ＬＣＭ）和 一个故障检测记录仪（ＪＣＹ）．另外，为厂降低各节点 ＣＰＵ的负担，我们充分利用ＣＡＮ控制器的报文验收 滤波功能，结合系统中大世数据 享的需求，将各节 点ＭＡＣ地址定义如图９所乐 ＤＩＳｌ １ （：Ｍｌ １ ＣＭ２ ＪＣＹ ｌ】－ＸＱ１ １）、Ｑ２ １）ＩＳ２ ０ｘ８０ ０ｘ４０ ０ｘ２０ ０Ｘｌ（） ０ｘ０８ ０ｘ０４ ０ｘ０２ 图９系统ＭＡＣ地址 Ｆｉｇ．９ Ｍ －ＸＣ ａｄｄｒｅｓｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙ ｓｔｅｍ 验收滤波器的帮助卜，只仃当接收信息巾的 识别位和验收滤波器预定义的值相等时，ＣＡＮ控制 器才允许将已接收信息仔人ＲＸＦＩＦＯ．验收滤波器 『｝１验收代码寄存器（ＡＣＲＩ１）和验收屏蔽寄仔器 （ＡＭＲｎ）定义，在本系统中我们采用 滤波方式． 从上述定义看ｍ，结合 Ｆｒａｉｎ—ＣＡＮ的本系统设 备，在发送数据时，完伞叮方便的控制数据流向，控制 的方法只需住发送数据的８位同标ＭＡＣ对应接收‘ 点的 填充】即可完成， ｋ－刈‘点、广播和组播通信． ｌ０为分布武下载故障监测记录系统中显示 屏显示来自逻辑控制模块的虚拟继电器状态． 图１０显示来自逻辑控制模块的虚拟继电器状态 Ｆｉｇ．１０ Ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅｌａ￣ｒ ｆｒｏｍ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ ．４ 结论 本文作者提出』 简单实用的ＣＡＮ总线应用层 协议ｎａｉｎ—ＣＡＮ协议，本协议具有以下特点． １）报文标识符和数据的结台使用使得ＣＡＮ帧 的标识符和数据得到具体的定义和灵活的应用． ２）借鉴ＭＶＢ定义的总线轮询使得网络状态得 到有效的 控，同 网络数据传输也得到很好的管理． ３）网络管理机制提供ｒ呵控的通信维护、节点 维护和敝障恢复功能． 北京交通大学学报 第３２卷 ４）基于主从通信模式和生产／消费的广播组播 ［３］阳宪惠．现场总线技术及其应用［Ｍ］．北京：清华大学出 版社，１９９９． ＹＡＮ Ｘｕａｎｈｕｉ．Ｆｉｅｌｄｂｕｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 模式相结合的方式，提高通信的可靠性和通信效率． Ｔｒａｉｎ．ＣＡＮ作为一种铁路列车专用的ＣＡＮ总 线应用层协议，以其简单和高效实用的特点而迅速 的被应用在分布式车载故障检测记录系统中．该协 议经过实际应用的验证，证明其可靠性、实时性、灵 活性、标准性及可扩展性均符合一般列车网络总线 应用需求． 参考文献： ［１］马晨普．一种适合于铁路机车车辆使用的ＣＡＮ协议开 发［Ｊ］．电力机车与城轨车辆，２００５，２８（４）：１７—１９． ＭＡ Ｃｈｅｎｐｕ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＣＡＮ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｒａｉｌｗａｙ ｌ Ｍｊ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，１９９９．（ｉｎ Ｃｈｉ・ ｎｅｓｅ） ［４］周立功．ｉＣＡＮ现场总线原理与应用［Ｍ］．北京：北京航 空航天大学出版社，２００７． ＧＯＵ Ｌｉｇｏｎｇ．ｉＣＡＮ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌ Ｍ Ｊ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏ— ｎａｕｔｉｃｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ，２００７．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ｌ ５ ｊ Ｊａｉｍｅ Ｊｉｍ６ｎｅｚ，Ｊｏｓ６ Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ，Ｃａｒｌｏｓ Ｃｕａｄｒａｄｏ．Ｊａｇｏｂａ Ａｒｉａｓ ａｎｄ ＪｅｓＯｓ ＬＯｚａｒｏ，Ａ Ｔｏｐ－Ｄｏｗｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｔｒａｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ［Ｊ］．ＩＥＥＥ，２００３（２）：１０００— １００５． Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｊ Ｊ．ＥｌｅｃｔＨｃ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｉｔ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ，２００５，２８（４）：１７—１９．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） １ ２ １ ＩＥＣ６１３７５．１．１９９９．Ｐａｒｔ １：Ｔｒａｉｎ Ｃｏｒｎｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ ［６］张大勇．ＣＡＮ总线在机车故障检测系统中应用的研究 ［Ｄ］．北京：北京交通大学，２００４：６６—７０． ＺＨＡＮＧ Ｄａｙｏｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ＣＡＮ Ｂｕｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ ［Ｓ］．１９９９． Ｆａｕｌｔ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｂｅｔ— ｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００４：６６—７０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ◆－◆●－◆●●●◆●●◆◆◆◆●◆◆◆●◆●●◆●◆◆◆◆●●●●●●◆－● （上接第９７页） １ ７ ｊ Ｊａｍｉｍｅ Ｄｅ Ｒｅｅ，Ｎａｄｙ Ｂｏｕｌｅｓ．Ｔｏｒｑｕｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｅｒ— 参考文献： ［１］Ｇｕ Ｑｉｓｈａｎ，Ｇａｏ Ｈｏｎｇｚｈａｎ．Ａｉｒ Ｇａｐ Ｆｉｅｌｄ ｆｏｒ ＰＭ Ｅｌｃｔｅｒｉｃ Ｍａｅｈｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ， １９８５，１０：４５９—４７０． ｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＭｏｔｏｒｓｌＪＪ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９８９，２５（１）：１０７一ｌ１２． ［８］胡之光．永磁同步电动机的研究［Ｊ］．微特电机，１９８３， １１（３）：１４—１６． Ｈ Ｕ Ｚｈｉｇｕａｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎ— ［２］Ｚｈｕ ｚ Ｑ，Ｈｏｗｅ Ｄ．Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕ— ｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ，Ｐａｒｔ Ｉ ｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒｓ［Ｊ］．Ｓｍａｌｌ ａｎｄ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｌａ ｍａ－ ｃｈｉｎｅｓ，１９８３，１１（３）：１４一Ｉ６．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） Ｏｐｅｎ－ｃｉｒｃｕｉｔ Ｆｉｅｌｄ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，１９９３， ２９（１）：１２４—１３５． ［９］林鹤云，朱震莲．稀土永磁电机磁场有限元分析系统 ［Ｊ］．微电机，１９９８，３１（４）：７—１０． ＬＩＮ Ｈｅｙｕｎ，ＺＨＵ Ｚｈｅｎｈａｎ．ＦＥＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ［３］Ｎａｄｖ Ｂｏｕｌｓ．Ｐｒｅｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏ．Ｌｏａｄ Ｆｌｕｘ Ｆｅｎｓｉｔｖ Ｄｉｓｔｒｉｂｕ— ｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍａｃｈｉｎｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９８５，２１（．４）：６３３—６４３． Ｒｅａｒ Ｅａｒｔｈ ＰＭ Ｍｏｔｏｒ［Ｊ］．Ｍｉｅｒｏｍｏｔｏｒｓ，１９９８，３１（４）：７ ［４］熊光煜．用磁荷模型计算永磁电机的气隙磁场分布［Ｊ］． 太原工业大学学报，１９９０，２１（２）：６９—７５． ＸＩＯＮＧ Ｇｕａｎｇｙｕ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ ａ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｕｓｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｈａｒｇｅ Ｍｏｄｅｌ ｌ０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１Ｏ］李世作，肖仁山．钕铁硼永磁无刷直流电动机电磁场 有限元分析［ｊ］．微特电机，１９９６，２４（３）：１０—１３． ＬＩ Ｓｈｉｚｕｏ，ＸＩＡＯ Ｒｅｎｓｈａｎ．Ｅｌｃｔｅｒｏ－Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｆｉｎｉｔｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ ＤＣ Ｍｏｔｏｒ ｗｉｔｈ ＮｄＦｅＢ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｍｙｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９０， ２１（２）：６９—７５．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） Ｍａｇｎｅｔ［Ｊ］．Ｓｍａｌｌ ａｎｄ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｅｈｉｎｅｓ， １９９６，２４（３）：１０—１３．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［５］Ｚｈｕ Ｚ Ｑ，Ｈｏｗｅ Ｄ．Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕ— ｌｉｏｎ ｉｎ Ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ ＤＣ Ｍ ｏｔｏｒｓ．Ｐａｒｔ ＩＩＩ ［１１］刘瑞芳，胡敏强，严登俊．永磁电机中永磁体数学模 型的分析［Ｊ］．微电机，２００１，３４（Ｉ）：７—１０． Ｉ ＩＵ Ｒｕｔｆａｎｇ，ＨＵ Ｍｉｎｑｉａｎｇ，ＹＡＮ Ｄｅｎｇｊｕｎ．Ｔｈｅ Ａｎａｌ— ｙｓｉｓ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ ｉｎ Ｐｅｒ— Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｔａｔｏｒ Ｓｌｏｔｔｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ， １９９３，２９（１）：１４３—１５１． ［６］Ｇｕ Ｑｉｓｈａｎ，Ｇａｏ Ｈｏｎｇｚｈａｎ．Ｅｆｆｃｔｅ ｏｆ Ｓｌｏｔｔｉｎｇ ｉｎ ＰＭ Ｅｌｅｃ— ｔｌｉｅ Ｍａｃｈｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｅｌｃｔｅｒｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ Ｐｑｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ， １９８５，１０：２７３—２８４． ｍａｆｌｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｓ ｌ Ｊ Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｏｔｏｒｓ， ２００Ｉ，３４（１）：７一ｌ０．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
