船载测控系统串行总线通信测试方法研究
串行异步通信接口在舰船上的应用
串行异步通信接口在舰船上的应用
李振华
【期刊名称】《舰船论证参考》
【年(卷),期】1996(000)001
【摘要】本文叙述了串行异步通信的工作原理，接口芯片的使用方法、接口协调的必备知识以及在设备调试和系统联调中常出现的问题及解法方法。
文后还阐述了导航集中控制台对通信接口的故障监测和故障处理方法。
【总页数】9页(P23-31)
【作者】李振华
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U674.703.3
【相关文献】
1.伺服系统中多路异步串行通信接口的设计与应用 [J], 刘新玮;李洪文;邓永停;乔兵
2.微型高性能通用异步串行通信接口MAX3100的应用研究 [J], 杨淑云;刘强
3.串行异步通信接口在舰船上的应用 [J], 李振华
4.异步串行通信接口及PLC的通信接口连接 [J], 姜义;孙明旗
5.基于现场总线的异步串行通信接口转换系统设计 [J], 潘浩
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船载站测控通信网络微机在线检测系统
Ｍｉｒｃｍｐ ｔｒ ｐｉ ｔ ｎ ｏ． ２ Ｎ ． ，０ ６ ｃｏｏ ｕｅ ｌ ａｉ ｓＶ １２ ， ｏ ９ ２ ０ Ａｐ ｃ ｏ
文章 编 号 ：０ ７ ７ ７ ２ ０ ） ９ ０ ２ ３ １ ０ — ５ Ｘ（ ０ ６ ０ —０ ２ —０
开 发 应 用
２１ Ｉ ． Ｐ协 议
控 通 信 网络 微 机 在 线 检测 系统 ， 及 时 检 测 微 机 的在 线 情 况 。 ； 能
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基于北斗卫星通信系统的船载终端串口通信
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第 ２ ９卷 第 ４期
２０ ０ ８年 １ ２月
Ｖ０ ＿ ９ Ｎｏ ４ ｌ２ ． Ｄｅ ． ２ ０８ ｃ ０
文章 编 号 ：６ ２—９ ９ （ ０ ８ ０ — ０ ０ ０ １７ ４ ８ ２ ０ ）４０ １—５
基于北斗卫星通信 系统 的船载终端 串 口通信
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０ 引 言
随着 内河航 运 船 舶 数量 不 断 增加 ， 求 船舶 航 要 行 的安全 性 也 不 断 提 高 ． 然 船 用 雷 达 、 Ｐ Ａ 和 虽 ＡＲ Ａ Ｓ等 系统应 用 到 Ｖ Ｓ系 统 中 ， 舶航 行 的安 全 性 Ｉ Ｔ 船 有所 提高 ， 内河 船 舶 安 全 管 理 系统 的建设 相对 落 但
后， 内河船 舶安全 尚存 在 以下 问题 ． ０ ８０ ，０ ２ ０ ．４ ３ ２ ０ —５２
（ ） 道 狭 窄 ， 叉 口多 ， 舶 密 度 大 ， 管 困 １航 交 船 监 难． 由于河道 较窄 ， 只又 经 常 违 章停 泊 ， 重 阻塞 船 严
载终 端 串口通信 协议 的详 细剖析 ， 设计 １ 串口通 信和 数据 处理软 件 ， Ｐ 套 将 ｃ机 通 过 串口与船 载 终 事 ｈ ｇ 端进 行通信 ， 实现本船 船位 和其 他船位 的 实 时监 测 以及 船岸 通信 ．
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基于北斗卫星通信系统的船载终端串口通信
第20期2023年10月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.20October,2023作者简介:李宏豆(1989 ),男,河北石家庄人,工程师,本科;研究方向:卫星通信㊂基于北斗卫星通信系统的船载终端串口通信李宏豆,杜美净,崔冬睿(河北神舟卫星通信股份有限公司,河北石家庄050200)摘要:北斗船载终端可提供船舶定位报告㊁北斗短报文通信㊁应急报警㊁船舶沉没预警等多种功能㊂该系统可以在落入水中后准确地控制释放深度,可以对船只进行导航和定位,可以通过该系统对船只进行定时报告,从而达到对船只的位置进行预警的目的㊂装备了北斗卫星的船只,不但能够增强船只与岸边之间信息交流的实时性与客观性,为船只的航行管理提供有力的技术支持,还能够在恶劣的天气㊁复杂的航道条件下,对船只的位置进行实时监控,从而获得准确的航行信息㊂文章主要研究了船载终端系统的主要功能,串口通信的关键技术以及相关的数据处理,从而提高系统的定位精度,并克服了没有基站的问题,提高了系统的可靠性,扩大了信号的覆盖范围㊂关键词:北斗卫星通信系统;船载终端;串口通信中图分类号:TN927㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀北斗卫星系统是我国自主研发的一种自主导航系统,它拥有自己的自主知识产权,不受任何国家的影响,可以实现全球巡逻的卫星系统㊂北斗卫星系统的功能很多,不仅可以免费提供卫星定位,还可以免费提供开放服务,对我国的海事事业作出了重大贡献㊂航标系统就是从这里诞生的,它也因此成了海上交通安全保障体系的重要组成部分㊂在海上航行时,若能见度很低时,航标体系会通过不停地闪烁灯光㊁改变灯色等行为,来提醒附近的船只,避免发生危险㊂综上所述,对航标进行有效的监控和精准管理,不仅可以让航标变得更加准确,还可以保证航船在行驶过程中的安全㊂1㊀北斗卫星通信系统船载终端1.1㊀船载终端系统简介㊀㊀北斗卫星通信船载终端是将中国卫通的 中寰无限 平台作为基础,整合了北斗卫星㊁世广卫星㊁GPS 等多项资源,实现了对车辆㊁船舶等移动对象的监控㊁指挥㊁防盗㊁导航等多项功能[1]㊂该系统可以接收来自渔业管理机构的气象㊁海洋情况和灾害预报;可以为渔船提供精确定位和相关状态;可以记录渔船的航行轨迹及发生的各种情况;还可以配置油量传感器,检测油箱油量,并上报可续航船里程㊂该系统完成了北斗卫星的短报文通信,可以对海洋渔业资源和渔船进行高效安全的生产管理,可以对渔船的位置进行精确定位与实时监控,还可以对各类信息进行快速查询并以图形化的方式将其分布情况呈现出来㊂北斗卫星的通信模块是由北斗卫星的功率放大芯片㊁功能芯片㊁射频发送芯片㊁无线定位系统等组成,具有体积小㊁节能减耗㊁精度高等特点,能够满足人们对精确定位和通信信息精准传递的需要㊂在海上航行时,北斗卫星系统能够将航标附近的信息及时地发送出去,且精度很高㊂系统能将航标信息与周边的海域特征㊁天气状况相结合,并将这些信息通过电缆准确地传送给航标终端㊂综合了这些有用的信息,航标灯的管理人员能够及时观察到航标灯周围信息的变化,做出相应的警告,保证船只的安全航行[2]㊂1.2㊀船载终端系统组成㊀㊀船载终端是 北斗-中寰无限 平台的核心部件,将北斗㊁世广㊁GPS 三大核心技术融合在一起㊂在与岸上监测中心进行通信的同时,船载终端将文本和CPS 的位置信息传输到北斗,再将其传输到地面接收站,最后通过互联网将其传输到用户手中㊂数据下行经世广卫星,岸上监测中心把文本信息传送到卫星地面接收站,再把文本信息传送到世广卫星,最终把世广卫星传送到船舶上的终端㊂通过分析,可以得出舰载终端与监控中心以及其他舰载终端间的通信信息定义㊂所述船舶上的终端可以向所述监测中心发出指令,以查询其他船舶上卫星终端的经纬度;也可以向监控室或其他船只的终端发送短信息㊂舰载卫星终端机接收监测中心发出的指令,并将经纬度等信息传送到监测中心㊂1.3㊀船载终端主要功能㊀㊀(1)定位功能:在接收到位置信息后,将位置㊁时间㊁速度㊁方向㊁精度㊁GPS 可利用的卫星数目等信息输出到串接口,向其他终端提供定位信息㊂(2)通讯功能:通过SMS 与监控室进行通信,一次发送不多于120个汉字的信息㊂(3)报警功能:可以将本地位置㊁救援方法等信息的内容发送到主站㊁其他终端㊁监控中心㊂(4)区域报警:监控中心可以为终端划分1个或多个报警区域(以经纬度为基准)㊂在终端进入这个区域之后,会发出声光报警㊂(5)控制命令:接收指挥中心的命令,执行相应的命令,如开启或关闭监听㊁开启或者关闭警报㊁熄火㊁左右转向等㊂(6)终端机位置报告:终端机可以按照监控室发出的报告次数(5s 255d)来报告自己的位置,让监控室对终端机进行监视㊂(7)状况报告:终端可以在进出指定位置时,将指示发送给监测中心㊂(8)信源保密功能:该功能采用CDMA扩频方式,每个用户根据这个多项式生成唯一的扩频码,终端根据扩频码把数据传送到卫星㊂下行链路的信息则是一种被主站加密过的密码㊂当终端收到后,会将SIM卡发送过去,然后对其进行解密㊂这种 端到端 的安全体系能够相互配合,确保信息的保密性㊂2㊀北斗卫星的串口通信关键技术2.1㊀串口通信系统概述㊀㊀北斗船载终端是一种由主机与浮力解除机构构成的系统,其在落入水中时,需具备自动浮起与解除的能力㊂静水压力释放器的形式有很多种,最主要的表现就是在释放执行机构上有很大的不同㊂其工作原理是利用水压力让内部的膜片产生变形,从而引发内部的释放执行机构动作㊂以静水压力释放器为例,它的内部机械结构核心组件由膜片㊁卡扣㊁弹簧和锁定柱等组成[3]㊂在正常的情况下,带有固定孔隙的锁定柱在弹簧弹力的作用下,被卡扣牢固地固定在释放器的腔体内部㊂当水流进释放器内部的腔室以后,在水的压力作用下,内部膜片会发生一定的变形㊂当这种变形力大于弹簧的弹力之后,就会使弹簧被压缩㊂当弹簧被压缩到一定的程度以后,会导致固定锁定柱的卡扣脱落,锁定柱会从释放器腔体的内部脱落,从而实现释放功能㊂2.2㊀串口通信系统的框架结构㊀㊀北斗船载终端同时具有北斗定位㊁短报文通信等多项功能,其安装与使用对设备的位置要求很高,故应尽量将其设置在船舶较高的位置(台风时更易遭受强风的影响),以便在船舶发生危险或下沉时,其主机能够迅速脱离固定基座,浮出水面以示位置预警㊂当将常规的静液压释放器用作装置的主机与固定基座的连接机构时,一方面,静液压释放器的单体体积比较大;另一方面,需要考虑与释放器本身结构相适应的释放方式㊂因此,装置的整体结构设计受到了很大的限制㊂由于释放器内的锁紧螺栓是依靠膜片㊁卡扣以及弹簧之间的力来将其紧紧地固定在空腔内部,锁紧螺栓之间有可以移动的空隙,无法进行可靠的锁紧,这就造成了装置主机与固定基座之间留存的空隙很大,如果安装在震动比较大的环境之中,就可能会有掉下来的危险㊂对于设备主机或固定底座一方的结构件,要用锁紧螺栓配合锁紧螺栓上面的固定孔隙来固定㊂在落水释放时,为了让设备主机与固定底座能够迅速㊁彻底地脱离,通常都会在二者之间设置一根具有一定弹性的不锈钢弹簧㊂在组装整个设备时,要靠着外力对弹簧进行适当的压缩,这样才能让插头正好可以通过锁定柱上的固定孔,而锁定柱是可以旋转的,所以组装起来既烦琐又耗时㊂3㊀北斗卫星通信系统的信息工作3.1㊀通信系统的数据监测㊀㊀北斗数据监测中心是北斗卫星通信系统的重要组成部分㊂通过利用数据监控中心,系统能够对当前的数据信息进行实时的了解,并进行预报预警,在它的内部除了有卫星指挥型终端,还包含了数据应用服务器和水情数据库等㊂数据监控中心负责对相关的数据进行管理分析,还要确保系统的各项功能可以正常运行㊂北斗监控中心的终端会根据收集到的相关数据进行分析运算,从而判断出使用者的所在地点;再将与之相关的信息,发送到使用者的手中㊂卫星接收终端兼收性好㊁容纳性强能够同时接收500多个下一等级用户的信息㊂除此以外,还能和全球定位系统连接,能够对用户的具体位置进行准确的定位㊂另外,卫星的接收终端还有一个通播的功能,在系统将相关的数据信息发送给用户时,其通信传送的基本方式类似于广播,即可以通过系统,将数据信息同时传送给下属的终端㊂基于 中寰无限 信息平台的通信理论,监测中心的信息经互联网传输到卫星地面接收站,再由后者传输到北斗卫星通信系统㊂在此过程中,因为网络的原因,可能会出现丢包等错误,所以串口通信软件必须识别出文本信息的正确性㊂在经过较为复杂的航行线路时,当信号问题积累到一定程度时,就会造成进一步的定位误差,这种情况下往往会造成系统接收不到正确的定位信息,导致下一阶段的航行出现偏差㊂所以,在程序中要增加判断语句,剔除无效的数据,将有效的数据进行下一步㊂3.2㊀通信系统的数据处理㊀㊀同时,在此基础上,通过在系统中设置数据处理单元,实现对各类数据的集中处理,从而实现对海量数据的高效处理㊂其次,为了保证监控中心与各数据服务器间的信息互通,本文提出了一种新的解决方案㊂在北斗卫星通信监测中心,用于接收相关信息和数据的服务器,主要有2个通道:一个是因特网,另一个是卫星㊂两者的作用也是天差地别㊂利用互联网可以更快速㊁稳定地传递有关数据信息,以网络IP协议为基础,与北斗卫星通信网络相结合,使其在接收数据时更加方便㊁高效;而通过卫星将资料和资料传送给伺服器,则是通过卫星通信协定来接收资料[4]㊂为了保证系统在任何时候都能稳定的工作,需要一个数据库作为支撑㊂所以,在对水情进行测报和监测的时候,需要基于监控中心来构建与之对应的水情数据库,这既有利于大数据的检索和利用,也能极大地提高对有关数据的存储和备份的效率㊂4㊀北斗卫星导航终端发展趋势4.1㊀芯片化㊀㊀目前,我国已在多模式㊁多频段等多个方面取得了重大突破,但其核心技术尚不完善㊂从芯片的观点出发,北斗卫星导航终端应该具备如下特点: (1)具有可以进行快速导航定位㊁信号处理㊁数据通信以及人机互动的高性能和高度集成化的导航信号处理器;(2)具备高精度全球导航卫星系统(GNSS)定位技术,可为卫星提供高精度的空间位置信息;(3)具有智能化处理功能,采用先进的基带与RF处理算法,能够满足各种应用场合的需求,进行快速㊁动态的定位与导航;(4)提供了支持多个通信协议㊁多个应用程序函数的丰富界面㊂4.2㊀标准化㊀㊀我国在北斗卫星导航终端的发展过程中,已经逐渐建立起了北斗卫星导航终端的标准体系,这也是我国自主研发的北斗卫星导航终端设备可以持续取得成功,并在全球市场中占有更高市场份额的重要保证㊂从当前北斗卫星导航终端产品的使用现状来看,要想推动其使用,推动该行业的发展,需要重点做好如下工作:(1)研究并完善与之配套的北斗卫星定位系统的技术标准㊂目前,国家已建立了一套从设计㊁制造到检测验收的北斗终端技术标准㊂然而,在建立并健全技术标准体系的过程中,还应根据不同的应用领域,在不同的时间阶段展开相应的研发工作,并与国内外的技术发展趋势以及用户的使用需求相结合,逐渐构建一个功能丰富㊁性能稳定㊁兼容性好㊁成本低的北斗卫星导航终端标准化体系㊂(2)逐步构建北斗卫星定位系统的测试系统㊂目前,国内已有一套针对北斗卫星导航终端的测试系统,但测试手段相对单一,对其产品质量造成了一定的影响㊂为此,有必要根据不同的应用要求,对其进行有效的检测㊂(3)支持我国自主研发的北斗卫星定位系统设备,积极地参加相关国际标准的制订㊂在国际标准组织制定相关规则的过程中,我国应企业充分发挥自身在技术㊁生产和市场等方面的优势,积极参加标准组织所进行的系列工作㊂在参与国际标准化活动中,提升我国北斗卫星导航终端设备的知名度和美誉度,逐渐扩大我国北斗卫星导航终端产品在国际市场中的影响力㊂5 结语㊀㊀总体来看,中国北斗已有20多年的历史,已形成了一条完整的产业链㊂中国北斗将在今后的工作中,不断加强该系统的建设与应用㊂随着我国北斗技术的发展,中国北斗在GNSS领域的地位也将越来越重要㊂通过该方法开发的软件,能够使航行中的船只很好地掌握本船所处准确的地理位置㊂通过这一数据航行中的船只能够及时地判断出其他船只的地理位置,这对于避碰㊁避险有很大的帮助㊂通过本系统实现了与监测中心的对接,为各船公司之间的信息交换提供了一个重要的通道㊂交通管理部门可以通过船载终端软件,将陆地监控中心收到的数据内容转发到执法艇,从而让这艘执法艇具备陆地监控中心的功能,在船上看到所有航行船舶的位置信息,方便在内河航行时进行及时的调度㊂在其他船只遇到危险或需要救援的时,可以将最近的船只安置在附近,实施救援㊂参考文献[1]黎俊明.北斗卫星导航终端的发展分析[J].信息通信,2018(3):96-97.[2]高强.北斗卫星导航终端的发展分析[J].现代导航,2017(4):239-242.[3]雷创,王党卫.卫星导航芯片技术发展趋势分析[J].现代导航,2012(3):160-164.[4]陈龙.探究北斗卫星通信技术在航标遥测遥控系统中的应用[J].珠江水运,2020(16):18-19.(编辑㊀姚㊀鑫)Shipborne terminal serial communication based on Beidou satellite communication systemLi Hongdou Du Meijing Cui DongruiHebei Shenzhou Satellite Communication Co. Ltd. Shijiazhuang050200 ChinaAbstract Beidou shipboard terminal can provide ship positioning report Beidou short message communication emergency alarm ship sinking warning and other functions.The system can accurately control the release depth after falling into the water in general the ship can be navigated and positioned the ship can be reported regularly through the system when the ship is in danger or submerged the system can also be in danger or submerged in the case of automatic release so as to achieve the purpose of early warning of the ship s position.Ships equipped with Beidou satellites can not only enhance the real-time and objective information exchange between ships and the shore and provide strong technical support for the navigation management of ships but also monitor the position of ships in real time under bad weather and complex channel conditions so as to obtain accurate navigation information so as to effectively avoid reefs and shoals enhanced the navigation safety of ships.Key words Beidou satellite communication system shipborne terminal serial communication。
船舶控制电缆连通性测试系统设计
船舶控制电缆连通性测试系统设计吴希杰【摘要】针对在建船舶控制电缆线敷设、加工中出现的质量问题,利用智能检测技术的功能,设计基于STC15W4K单片机的控制电缆连通性测试系统.系统由控制模块、执行模块、人机界面、线缆接口等构成.通过精密恒流源技术及ADC技术,实现船舶控制电缆事前检测.试验证明,该系统可实现对在建船舶控制电缆的检测功能,提高船舶电气系统的工作稳定性.%In view of the quality problems in construction and control of the cable in construction of ship,the intelligent de-tection technology was used to design a control cable connectivity test system based on STC15W4K single chip microcomputer. The system consisted of control module,execution module,man-machine interface,cable interface and so on.The precision con-stant current source technology and analog to digital converter(ADC)technology was applied to realize pre detection of the con-trol cable.The test result proved that the detection function of the ship control cable can improve the working stability of the ship's electrical system.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】5页(P58-61,66)【关键词】连通性;恒流源;ADC【作者】吴希杰【作者单位】威海职业学院交通工程系,山东威海264210【正文语种】中文【中图分类】U665;TM933.2船舶建造中，在对控制电缆进行敷设、引入、切割，以及压接端子、接头时，由于一些非主观因素有可能造成控制电缆的短路、断路、接触不良等故障，影响设备的安全运行[1-3]。
测控总线与通信技术-3剖析
置M_RDY为0
读入S_RDY
N S_RDY=0? Y
N 传完8位? Y
结束
同步
从机开始
读入M_RDY
同步
N M_RDY=1?
Y 置S_RDY为1
同步 同步
读入M_RDY
N M_RDY=0? Y
读取四位数据
置S_RDY为0
传完8位? N Y
结束
主系统向从系统传 送信息的通信过程
通过四次同步保证 数据的正确传送。
主机开始
置M_RDY为1
读入S_RDY
N S_RDY=1? Y
读取四位数据
置M_RDY为0
读入S_RDY
N S_RDY=0? Y
N 传完8位? Y
结束
同步
从机开始
读入M_RDY
同步
N M_RDY=1? Y
输出四位数据
从系统向主系统传 送信息的通信过程
同步
置S_RDY为1 读入M_RDY
同步 N M_RDY=0?
3、通信方式
（1）主机通过点名，确定进行通信的从机。
1)各从机置SM2为1；
2)主机发出呼叫帧，呼叫帧从机号，第9位为1；
3)所有从机接收到呼叫帧后，对上号的从机置
SM2=0，并用应答帧通知主机，呼叫过程完成；
4)通信过程中数据的第9位为0，没有对上号的从机 全部从总线上切除，只剩下对上号的从机与主机进行通 信。
一、简单接口通信信道
（1）单I/O接口信道：主从微机间只用 一片I/O接口芯片
特点：主机与各从机的关系如同计算机 系统中CPU与外围设备的关系一样，主 机通过对I/O接口的控制与操作就可以 实现主机与各从机间的数据交换，可以 采用中断方式或查询方式。
基于串口通讯的船舶轴功率测试分析系统开发研究
１ 测 量 系统 的硬 件 构 成 及 测 量 原 理
１ １ 测量 系统 的硬 件组 成 ．
Ｒｐ ＝ ÷
两边 取 自然对 数且 微分 有 ：
Ｒ ｄ Ｒ
：
（ １ ）
（） ２
船舶 轴系 轴功率 测 量系统 的硬 件 由 电阻式应 变 片 、磁 电式转 速传感 器 、扭矩 测量 仪 、转速 表 、串
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｓ ａｔｐ ｗｅ ； ｔｒ ｅ； ｓ ｒａ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ｈ ｆ ｏ ｒ ｏｑｕ ｅ ｉｌｃ ｍｍ ｕ ｉａ ｉｎ； ＶｉｕａＢａ ｉ ｎｃ ｔ ｏ ｓ ｌ ｓｃ
随着 船舶 工业 的高速发 展 ，船舶 航速 、转换 效
口服务 器 和便携 式 电脑组成 。固定在 被测 轴上 的应
１ ）电阻应 变 片工 作 原 理 。本 测 量 系统 所 采 用 的应变 片为 电阻式 应 变片 ，当被 测轴 系运行 时表 面 产 生扭转 变形 ，用 粘结 剂贴 于轴 系表 面 的电阻应 变
人员 的工作 环 境 。
片 亦产 生变 形 ，从 而 引起 电阻应 变 片阻值 的变化 。
４ ｄｌ＋ ｄ ０＋ Ｓ
ｃ Ｐ ’Ｔ 。５ Ｚ
作者简介 ：彭云 霞 （９ ５ ） １８ 一 ，女 ，贵州遵义人，在读 硕士研 究生，研 究方 向为船舶动力装置性能分析及振动噪声控制。
・
３ ・ ２
２１ ０ ０年 第 ４期
彭云 霞，等 ：基 于 串口通讯的船舶轴功 率测试 分析 系统开发研 究
关键词：轴功 率 ；扭 矩 ；串 口通讯 ；Ｖｓ ａ ａｉ ｉ ｌ ｓ ｕＢ ｅ
中图分类号：Ｔ ４ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１０ ８ ２ （ ０ ０ ４— ０ ２— ３ Ｋ ２ ０ １— ３ ８ ２ １ ）０ ０ ３ ０
总线通信技术在船舶电子系统网络架构中的应用
总线通信技术在船舶电子系统网络架构中的应用随着信息化技术的不断发展，船舶电子系统网络架构中的总线通信技术应用越来越广泛。
总线通信技术是一种数据传输方式，通过一根传输线路将多个设备连接起来，实现设备之间的数据传输和通信。
在船舶电子系统网络架构中，总线通信技术的应用可以帮助船舶实现信息化管理和智能化控制，提高船舶的运行效率和安全性。
本文将从总线通信技术的基本原理、船舶电子系统网络架构以及总线通信技术在船舶电子系统中的应用等方面进行阐述。
一、总线通信技术的基本原理总线通信技术是一种串行通信方式，通过一根传输线路将多个设备连接起来，实现设备之间的数据传输和通信。
总线通信技术可以分为两种类型，一种是数据总线，另一种是地址总线。
数据总线是传输数据的通道，它可以传输控制信号和数据，用于设备之间的通信。
而地址总线是用来传输设备的地址信息，用于确定数据的存储位置。
总线通信技术的基本原理是将所有设备连接到一个共享的总线上，通过共享总线实现设备之间的通信和数据传输，从而实现设备之间的信息交换和协作。
二、船舶电子系统网络架构船舶电子系统网络架构是指在船舶上部署的各种电子设备和系统之间的互联结构。
船舶电子系统网络架构主要包括导航系统、通信系统、控制系统、监控系统等。
导航系统用于确定船舶的位置和航向，通信系统用于船舶内部和外部的通信，控制系统用于控制船舶的各种设备和系统，监控系统用于监测船舶的各种工况参数和环境情况。
在船舶电子系统网络架构中，各种设备和系统之间需要进行数据交换和通信，因此需要一种有效的通信技术来实现设备之间的互联和数据传输。
1. 数据传输和通信船舶上部署的各种设备和系统之间需要进行数据传输和通信，包括传感器、执行器、控制器、监控器等。
这些设备和系统之间的数据传输和通信需要一种高效可靠的通信方式来实现。
总线通信技术可以实现设备之间的数据传输和通信，通过共享总线实现设备之间的信息交换和协作。
通过总线通信技术，船舶上的各种设备和系统可以实现数据共享和资源共享，从而提高船舶的运行效率和安全性。
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图１ 测 控 系 统 串 口设 备 连 接 关 系 框 图
Ｆｉ ｇ ．１ Ｃｏ ｎｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｔ ｏ ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ＴＴ＆ Ｃ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
３ ０期
石启亮 ， 等： 船载测控 系统 串行总线通信测试方法研究
１ ７ １
即将 控 制命令 通 过 串行通 信链 路传 输 到被控 对象 的
ＭＣ Ｐ 板
发送数据
ＴＸＤ＋一
—
＼
串 口服务
， Ｔｘ Ｄ＋
●Ｔｘ Ｄ＋ Ｐｉ ｎ２ ｌ
连 接框 图如 图 １ 所示。
２ ０ １ ５年 ６月 １ ２日收 到
设计 的 串行 通 信测试 测试 框 图如 图 ３所示 。测 试 体系 的构建 基 于测 控 系 统 的 现有 设 备 资 源 ， 不 引
第一作者简介 ： 石启亮 ， 男， 工 程师 。研 究方 向 ： 航 天测控 系统 。Ｅ—
ｍａ ｉ ｌ ： ｓ ｑ ｌ １ ０ ７ ２ ＠１ ６３ ． Ｃ Ｏ Ｂ。
入其他设 备。在进行测试时 ， 测试计算 机 （ 由监控 计算 机担 任 ） 发送 查 询／ 控 制命 令 到 网络 交 换机 ， 通 过 串 口服务器 转发 到设 备 插箱 ， 同时设 备 插 箱 将 执 行 结果 通过链 路返 回到监控 计算 机 。
关键词
测控系统
串 行 总线通信
误码 率测试 Ａ
中图法分类号
Ｔ Ｐ ３ １ ９ ；
文献 标志码
在 船载 测控 系统 中 ， Ｒ Ｓ ４２ ２等 串行 总线 通 信 是 各 插箱 与监 控 分 系 统设 备 之 间 重 要 的数 据 交 换 方 式 。监控 分 系统通 过 网络和 串 口服 务器 与前 端 串行
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２ ０ １ ５ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
船载测控 系统串行总 线通信测试方法研究
石启 亮 韦应 勇 胡新 阳
（ 中 国卫 星 海 上测 控 部 ， 江阴２ １ ４ ４ ３ １ ）
摘 要
针对 目前船载测控系统 中Ｒ Ｓ － ４ ２ ２等 串 行 总线通信缺乏有效 测试方法 的问题 ， 提 出了一种基 于测控系统 内部 设备 间
测 控系统 中各 串 口设 备插 箱输 出采 用 串 口连接 到串 口服务器 转 网络 （ Ｒ Ｓ － ４ ２ ２串 口转 换 成 网络 ） 的 方 式进 行 ， 设 备插 箱 中 由 ＭＣ Ｐ （ 监 控板 ） 负 责 串行 通 信 的处 理 。串 口服 务 器 型号 为 Ｍ Ｏ Ｘ Ａ Ｎ ｐ ｏ ｒ ｔ ５ ６ ３ ０ — ８ 型， 提供 了基 于 Ｉ Ｐ的 串 口联 网解 决 方 案 ， 实现 串口 和 以太 网接 口的双 向数 据传 输 。设 备 与监控 分 系统 之 间的接 口物理 层连 接 线 采 用 超 ５类 双 绞 线 ， 通 信 方式 为 串 口转 网络 ； 网络 层 为 Ｉ Ｐ协 议 ， 采 用 规 范 的 Ｉ Ｐ头 ； 传 输层 采用 Ｕ Ｄ Ｐ协议 。串 口用双绞 线连 接方 式如 图 ２所 示 。
接口 设备连在一起 ， 实现对所有前端设备插箱 的监 视 和控 制 ， 串 口服 务器用 于将 系统 内 Ｒ Ｓ ￣２ ２等 串行 接 口设 备 的接 口转 换 为 网络 接 口。在 实际使 用 中发 现， 由于没有 专业 的检测 仪器 ， 只 能通 过设备 的对 接 使 用来 定性 、 粗略 的检查 通信 状况 。此 外 ， 随着测 控 设备使用时间的增加 ， 串行通信链路将逐渐老化 ， 再 加上海 上环 境恶 劣影 响 以及 其 他 因素 干 扰 ， 都 会 导 致 设备 间 串行 通信 质量 的下 降 。 在 串行通 信 中 ， 误 码率 是 衡 量数 据 在规 定 时 间 内数 据传输 精确 性 的指标 。所谓 误码 率 即 比特 差错 率（ ｂ ｉ ｔ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ， Ｂ Ｅ Ｒ） 是指在某一特定的观察时间内差 错 的 比特个 数与 在该 时 间段 内所 传输 的总 的 比特个 数之 比＿ ｌ Ｊ 。本 文 以传 统 的 误 码 率 测 试 为 主 要 测 试
通信验证的测试方法 ， 即采用设备 间的 自闭环链路实现收发端 口数据互相校验 。通 过设计相应 的测试软件 ， 实施 串行 通信 的 误码率测试、 控制 与响应 时延测试 、 最小发令 间隔测试 和控制命 令拥塞 测试 ， 从而定 量地评估 测控 系统 串行 总线通信 性能和
质量。实践表 明， 该测试方法可 以有效解决 串行通信测试难题 ， 实现低成本 高效 率的串行通信性 能测试。
第 １ ５卷
第３ Ｏ期
２ ０ １ ５年 １ ０月
科
学
技
术
与
工
程 Biblioteka Ｖｏ １ ．１ ５ Ｎｏ ． ３ ０ Ｏｃ ｔ ．２ ０１ ５
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ３ ０ — ０ １ ７ ０ — ０ ５
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
１ ． ２ 测试 方案设 计
串行总线通信性能和质量 ， 通过不 同时段测试结果 的 比对 ， 判 断 串行 通 信质量 变化 趋势 。
１ 串行通 信 测试 方 案设 计
１ ． １ 测控 系统 串口设备连 接 方式
在船 载 测 控 系统 中 ， 监 控分 系统 负 责完 成 全 系 统 的设备 监视 和控 制 ， 由监控 计算 机 、 网络交换 机 和 串口服务器等组成 ， 主要采用 网络和串行通信这两 种 方式 与 系统其 他设 备 连 接 ， 其 中系 统 中 串 口设 备