CANOpen高级协议在数字医疗设备中的应用研究

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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。
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