用在拉斯维加斯单轨铁路中的CAN

来源：CAN简讯，2002年4月

Curtis Door Systems是供公共运输中使用的车门以及门控系统的制造商。他们的主要客户属于轨道和公交业，产品包括手动门、自动门、轨道和地下铁道车辆坡道、屏蔽门、公交车门以及相关的控制设备。北美市场在历史上就对公共运输领域非常保守，只是最近几年来，网络通讯才受到重视。典型的事例就是，将多节轨道车辆排列起来以形成一个完整的列车，通常情况下包括3到12辆车，因此对于通过基于列车的网络进行的控制和数据收集而言，这是一个良好的应用实例。传统的控制方法涉及“列车线”(等于车辆长度)中排列的多个硬线连接的使用，这些连接是硬性的，几乎不提供任何数据连接功能，即使在传统电线连接车辆中使用的数量多达40或50个也是如此。许多网络提供改善这种复杂和昂贵系统的潜在优势，尤其是考虑到需要自动连接和分开车辆时。在欧洲，在轨道车辆和汽车制造应用中使用网络的历史很长久。
单轨铁路制造商Bombardier运输公司选择将CAN用于他们的新一代全自动单轨铁路设计中，是因为CAN构造精良且具有稳定和易于使用的硬件及多个软件选项。Curtis Door Systems近来赢得了为拉斯维加斯城的单轨铁路供应车门系统的合约。
每个单轨铁路列车由8节车厢组成，每节车厢都装配了一个双层门。这些车门通过一个微处理器进行工作，该微处理器还同时控制车门电机、多个互锁螺线管、继电器以及乘客警告指示器LED的运行。由于在所有公共运输系统中最重要的问题是安全性，Curtis选择在原先的车门设计中保留使用微处理器，因为这意味着可以利用很多已经过测试的代码且不需要新的硬件结构设计。虽然该处理器有两个通讯端口，但面对新增的CAN超载部分似乎显得信心不足，因此他们选择的解决方案是使用通过第二个处理器来处理网络超载部分的双处理器设计。为缩短开发时间并将开发风险降到最低，Curtis选择使用现成的phyCore 591单板计算机(SBC)模块，该模块由Phytec Elektronik生产，用作其门控系统主处理器与CAN之间的通讯桥梁。phyCore 591使用Philips P87C591 CAN兼容的微处理器。
网络接口必须符合几个关键标准：

• 产品制造商必须具备经过验证的轨道记录。
• 接口必须能适应较大的温度范围，以符合严格的运输要求规范。
• 必须提供用于软件的串行端口。
• 在供应商支持下可由相应的软件工程师修改和维护的CAN兼容源代码必须可用。
• 已用于现有产品中的同一Keil编译器必须能够处理源代码，以降低学习曲线和工程支持成本。
• 接口所消耗的电流必须够低，以使Curtis能够符合流电隔离需求。
• 输出和输入端口必须只需进行少许修改便可与公司的现有微处理器设计轻松对接。另外还必须通过缓冲的LED提供某些简单的状态指示。

车门系统由于没有非常快的处理更改，因此平均数据速率比较低。但是，网络中至少有八个完全相同的车门系统，通常情况下，在任何时候都会有四个车门系统同时接受命令。因此，来自车门系统的网络数据以短脉冲的形式发送，之后在各个站之间保持长时间的低活动状态。为适应这种情况，为车门在网络中分配了较高的优先级。
车门通过网络接受开和关的命令指示，状态信息每秒钟都会被发送至车辆监控系统。
数据包括维护信息以及状态信息，允许进行交叉检查以验证是否对命令作出正确的反应。通过使用独立的硬线连接车门启用安全继电器来确保安全性，因为该继电器可确保车辆未到站时车门不会操作。另外还有一个独立的“所有车门均关闭”的接线环路。由车辆控制系统生成的命令以及车门状态也都在车门状态PDO中有指示；车门状态PDO每秒钟传送一次，如果有数据更改，则传送频率更高。
每个车门系统都具有强大的监控功能，其设计目的是识别哪里需要维护并向需要立即处理的车辆监控系统发送事件信号。事件记录和诊断数据也可以通过CAN下载，以用于通过网络对所有车门在同一位置进行的分析和诊断询问。由于数据生成和接收速率实际上非常低，因此，在主处理器(即构造精良的Infineon SAF C517A)与SBC之间传输数据所需的通讯速率大约为9600波特。Curtis使用其改版的标准RS-232通讯协议来达到此目的，该通讯协议可驱动SBC的RS-232专用端口，原因是它使用该协议所需的软件开发工作量较少。已证明这是一种安全、简单且可靠的方法。通过使用采用CANcardX PC卡的Vector Informatik CANalyzer软件，进行系统开发和测试。
Curtis车门系统还提供一款自己的诊断软件，该软件使用这一相同的卡来提供硬件接口。车辆维护技术人员使用该软件。他们硬件的例行测试使用Systec Electronic CAN/USB类GW适配器，该适配器通过备用的USB端口与Curtis的标准测试PC连接。已证明这是令人满意的低成本解决方案，在以前从未处理过CAN产品的测试工厂中，该方案可提供例行测试接口。
虽然其中一位Curtis工程师对CAN非常熟悉，但对公司中的大多数人而言，使用它仍然是一种新的冒险。迄今为止，他们的经验表明：相比起执行其他客户的网络协议，这是目前困难度最小的方案。其他客户对此表现出的兴趣令人振奋。