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阿尔法磁谱仪(AMS)空间探测器试验是丁肇中教授领导的以探索空间宇宙射线、反物质和暗物质为主要目的的大型国际合作科学试验项目,是人类送入宇宙空间的第一个大型磁谱仪,是国际空间站上唯一的大型科学实验。AMS-02中最关键的部件是超导磁体。由上海交通大学参与合作设计并独立制造的低温地面支持设备(CGSE)系统是在发射前对超导磁体完成冷却、测试和超流氦加 注的重要系统。本项目的实施直接为AMS这一富于原创性的重大前沿基础研究计划做出贡献。
从设计制造的角度来看,CGSE系统可以分为两部分:CGSE机械部分(CGSE-MS)和CGSE电子部分(CGSE-ES)。CGSE电子部分是CGSE中完成测量、控制、通信以及监控任务的重要子系统,它又可分成两个部分:控制器系统(CGSE-ES-CON-S)和通信接口系统(CGSE-ES-COM-IF),前者主要用于完成对CGSE机械部分的控制,后者主要用于提供CGSE系统与AMS-02其它子系统间的通信接口。而通信接口系统至少又分成两个部分:CAN总线通信接口系统(CGSE-ES-COM-IF-CAN)和ETHERNET通信接口系统(CGSE-ES-COM-IF-ETHER),前者主要用于CGSE系统向AMS-02其它子系统如CAB(超导磁铁航空电子箱)发送命令,后者主要用于CGSE系统接收来自AMS-02其它子系统如JMDC(丁肇中主数据采集计算机)的命令。
本文主要研究CGSE电子部分(CGSE-ES)中CAN总线通信接口系统(CGSE-ES-COM-IF-CAN),设计和实现主、从节点的底层调用函数及从节点CAN_Slave模块。硬件设计部分:采用运行Linux的PC外挂EPP-CAN Box完成PC的EPP总线与CAN总线的协议转换;通过Linux下PC的以太网卡,将CAN与ethernet异构网络互联。软件设计部分:在Linux下利用EPP-CAN Box的驱动程序实现主、从节点的传输层和应用层的协议栈,并实现从节点的CAN_Slave模块。
实验结果表明本文所用CAN总线通信方案具有较高的稳定性、可靠性、易开发维护性,通信性能良好。