随着工业自动化的不断发展以及通信结构复杂化所带来的实时性和可靠性问题已经成为了亟待解决的难题。近些年来特别是无人船在环境监测、水上救援等方面取得不断突破,其已经成为了当今世界各国海洋军事和研究部门的重点研究对象。在这么一个智能化、信息化高度集成的平台中,其对数据传输的可靠性和实时性也提出了更高的要求。其中CAN总线以其实时性强、可靠性高、功能完善、结构简单等突出优点,因此更多的被应用在船舶通信等工业通信中。虽然CAN总线自身通过错误帧、循环校验、位填充等方式提升数据传输的准确性,可是当系统出现物理故障时系统只能针对故障做出故障反应,并不能及时定位故障点。论文通过对各种通信线路故障进行模拟实验,并依据不同故障造成的电平、寄存器值变化等对应的故障现象来制定出较完备的检测方案,使得系统能够及定位报警并完成冗余总线切换。实时性方面,传统CAN总线采取非破坏性仲裁技术进行数据传输,可是随着网络结构的复杂化和大量的数据交互易造成总线负载过高,从而有可能使得网络中优先级较低的站点因为多次仲裁失败而产生较大延时。因此论文在遵循CANopen协议栈的基本框架下采用分时发送消息和动态改变消息优先级相结合的方法改善系统实时性,论文采用TTCAN协议实现消息的分时发送,并在TTCAN系统调度表的仲裁窗内通过对某些特定消息的优先级进行动态改变从而提升其实时性。TTCAN系统调度表规定每一列的时间窗长度必须相同而每一列时间窗对应的消息的最糟糕传输时间却不相同,因此调度表存在着总线资源浪费的问题。论文采用自适应遗传算法对TTCAN系统调度表进行优化从而达到提升总线利用率的目的.最后论文经过实验测试,可靠性方面系统能够快速的对通信线路故障进行定位并报警;实时性方面高负载情况下相比于传统CAN协议能够有效的减少消息延时。