CANOpen高级协议在数字医疗设备中的应用研究

摘要

CANOpen高级协议广泛应用于数字医疗设备中，CAN(Control Area Network)总线通讯已经成为硬件设备通讯的流行趋势，它不仅可以增加通讯速度，同时可以提高通讯质量。本论文便是以东软与PHILIPS合作的项目CV(Cardio-Vascular心血管成像设备)研发为平台开展工作的。在CV等数字医疗设备中由于对通讯数据的实时性和稳定性要求很高，所以要求有稳定的、高质量的通讯方式。而在众多通讯方式中CAN总线具有多主方式工作、开放性、全数字化、双向通信与多站的通信、高速及抗扰能力强等优点，所以本项目中心血管成像设备内部的数据传输都采用CAN总线。由于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，要进行高效率的通讯还需要进一步应用高层协议。CANOpen在总多应用层协议中优点突出，所以在CV设备中选择CANOpen协议作为CAN的应用层协议。 在这个项目中，本文主要做的是协议通讯规则的定制、对硬件间的通讯以及软件和硬件间的通讯进行协调、管理等工作，具体内容包括：CANOpen协议的研究；提出了改进方案，并提出了优先级调度算法；通讯规则的定制；CAN控制台的程序编制；以及对CANOpen协议的应用(限束器的编程)；搭建了试验台，对程序进行了测试。在硬件设计中所有节点的设计都是完全符合CANOpen协议标准的。对象字典概念的引入规范化了CV网络系统中传输的数据。通过对象字典，CV系统中的各个节点在对象字典中具有相同的数据存储区，使得整体化设计思想在CV系统的开发中得以实现，CANOpen同步协议的应用使得CV网络系统可以通过时序安排，来减少信息冲突的几率，固定ID地址的指定使得编程清晰明了。 最后，本论文通过构建总线型CAN通讯网络，一台计算机模拟下位机设备，一台计算机作为主控节点，结合限束器构成CAN总线型网络，并通过此网络做了仿真试验。试验数据表明，采用CAN通讯，以及应用CANOpen协议使得通讯更加流畅，安全，取得较好效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题相关技术的现状和发展方向

1.1.1 CAN总线

1.1.2 CANOpen高层协议

1.2课题的提出

1.2.1选择CANopen作为CAN总线高层协议的原因

1.2.2课题的提出

1.2.3课题的具体内容

第二章CAN总线通讯系统的总体设计方案

2.1 CV设计的总体通讯概述

2.1.1硬件配置

2.1.2固件配置

2.2 CAN通讯配置

2.2.1数据帧定义

2.2.2 CAN ID设定

2.2.3启动及初始化过程

2.2.4 CAN功能流程图

小结：

第三章通讯协议介绍及方案改进

3.1概述

3.2 CAN 2.0B协议的介绍

3.2.1 CAN 2.0B协议的分层结构

3.2.2 CAN总线的基本属性

3.2.3 CAN的报文传输

3.3 CANOpen应用层协议介绍

3.3.1介绍

3.3.2 CAL 协议

3.3.3 CANOpen协议

3.4 CV数字医疗系统通讯协议改进方案

3.4.1 CANOpen高级协议29位标识符的实现

3.4.1 CV系统的CAN总线系统信息帧的分配

3.4.2可变优先级调度算法

第四章CANOpen高级协议通讯方案及实现

4.1 CANOpen高级协议通讯方案

4.1.1对象字典的组建

4.1.2 CANOpen协议对子节点Collimator的配置

4.1.3 CANOpen协议对子节点Collimator的程序实现

4.2主控节点(PC)CAN控制台的编写

4.3控制台的搭建

4.3.1运行环境需求

4.3.2硬件配置

4.4试验结果分析

4.4.1试验条件和说明

4.4.2测试评估

小结：

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

作者简介