關鍵字：現場總線 技術信號 傳輸方案
引言
現階段用于實現系統中各相關組件信號傳輸方式的設計大多為簡單的點對點導線式傳輸方式，這種傳輸方式在信號數量較少的情況下可謂是一種簡單可行的方式，但針對信號數量很多而且空間有限的情況，這種設計方式便顯得有些笨拙，例如由于信號數量很多導致插接件、導線數量增多，不僅給某導彈引信控制系統的結構設計帶來很多壓力，也會因為大量插接件的使用降低系統信號傳輸的可靠性，同時還因為大量導線的存在而降低系統的環境適應性和電磁兼容性等。
隨著某導彈引信控制系統設計技術的發展，其功能要求更加復雜，而其結構小型化和可靠性、安全性等性能指標等要求不斷提高，傳統的點對點導線式的信號傳輸方式越來越無法滿足該系統的發展要求，隨著傳統的信號傳輸設計弊端的凸顯和數字控制技術及網絡通信技術的成熟，一種新型的現場總線傳輸方案越來越受到設計者的重視，以現場總線為核心的新型信號傳輸方式的設計，能夠有效克服傳統的點對點導線式傳輸方式的弊端，改善系統信號傳輸的性能指標。
１ 方案的總體設計原則
系統中各相關組件間信號傳輸的實現是整個系統功能實現必不可少的一環，因此，在研究和設計過程中必須保證系統工作過程中所有信號傳輸的實時、可靠［１］。具體的設計原則可歸結如下：
ａ）繼承性原則：合理借鑒和繼承傳統設計方案中成熟合理的設計經驗，并用于新型系統信號傳輸的方案研究，以突出設計重點，縮短設計周期，提高效率，節省經費。
ｂ）先進性原則：現場總線方案本身便是相對傳統設計的一項重大突破，所以在從事系統信號傳輸的研究和設計過程中應該著眼于未來需要，在成熟技術的基礎上盡可能采用先進方法和產品，優化考慮高速率硬件和靈活高效的通信協議。
ｃ）可靠性原則，新型現場總線方案，一方面帶來電纜的簡化，有利于提高可靠性，另一方面因為增加了總線接口和自檢測任務，系統的局部復雜度有所增加，而彈上工作環境較為惡劣，有可能形成新的故障隱患，因此，現場總線的選取必須注意性能與可靠性的均衡考慮，做到合理設計。
ｄ）靈活性原則：控制系統的組件眾多，功能各異，信號性質差別很大，在方案的研究和設計過程中應根據各自特點和總體功能的需要，靈活進行配置，采用總線與專線結合的方式進行合理的設計。
ｅ）冗余原則：冗余是傳統信號傳輸設計過程中的重要經驗，也是總線方案的基本原則，合理采用冗余設計不但可以提高總線系統的可靠性，還能改善系統性能。
２ 方案的初步設計實現
根據ＩＥＣ的標準和現場總線基金會（ＦＦ）的定義，現場總線是一種全數字、串行、雙向的通信系統，通過該系統將傳感器、執行器與控制器等現場設備連接起來，因此，能用來實現復雜系統各個元件的“智能化”，真正形成現場分散的通信網絡。
下面針對某導彈引信控制系統中信號特征和系統中各相關組件功能實現的要求，依據方案的設計原則對其信號傳輸方案展開初步的研究分析。
２．１ 現場總線選型
在對ＦＦ、Ｌｏｎ Ｗｏｒｋｓ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ、ＣＡＮ、ＨＡＲＴ等不同種類的現場總線特點進行分析和比對中發現，ＣＡＮ總線是目前眾多現場總線中最有應用前景的一種。ＣＡＮ支持多主點方式工作，網絡上任何節點均可在任意時刻主動向其他節點發送信息，支持點對點、一點對多點和全局廣播方式接收、發送數據。其優越性主要是：多主結構的總線；接線簡單，最高通信速率可以達到１Ｍｂｉｔ／ｓ；ＣＡＮ協議對數字通信模塊進行編碼；ＣＡＮ總線的低誤碼率保證了數據通信的可靠性。
在對某導彈引信控制系統的控制和測試要求進行分析中得知，ＣＡＮ總線完全可以滿足該系統的控制可靠性和實時性要求。但其在總線數據吞吐率方面存在不足，對此考慮通過分別設計系統的控制通道和測試通道，或者采用可配置型的現場總線，如Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等，以兼顧控制與測試的不同需求。
２．２ 基于現場總線的接口設計
采用現場總線的接口實現某導彈引信控制系統前系統與后系統及地面測控系統之間的信號傳輸需進行硬件和軟件兩方面的研究和設計。
２．２．１ 硬件設計
首先，要確定被連接系統中各相關組件、部件的檢測信號和控制信號的數量、類型及信號特征。由于該系統中各相關子系統間傳輸的電氣信號數量繁多，按照種類可以分為電源線、系統控制信號線、系統測試信號線。為了滿足系統總體的需要，同時達到盡量優化系統中信號傳輸的設計，從理論上講，這些信號經過適當的變換都可以經過總線進行傳輸，而在實際設計中應根據各相關組件和部件的功能、信號類型考慮其重要性要求進行合理設計。本方案考慮在主體數字總線網絡中結合少量專線連接的思路進行信號傳輸的設計，如電源信號、自毀信號、電池激活信號等。具體的連接關系如圖１所示。
其次，要依據被連接系統中各相關組件、部件選擇相應的控制器和總線適配器件，如圖１中的“通信模塊”，該部分為系統信號傳輸方案的關鍵部分，本方案結合系統總體的抗干擾性和安全性等指標對該部分進行了初步的設計。具體原理框圖如圖２所示。
２．２．２ 軟件設計
軟件設計包括ＣＡＮ節點初始化程序、報文發送和報文接收程序３部分。在軟件開發過程中充分考慮了ＣＡＮ總線錯誤處理、總線隔離處理、接收濾波處理、波特率參數設置和自動檢測，以及ＣＡＮ總線通信距離和節點數的計算等方面的內容，并結合系統總體要求的可靠性指標對其中部分功能進行了適當刪減。
３ 方案設計的意義
在某導彈引信控制系統的信號傳輸方案中，以現場總線方式取代傳統的點對點導線方式對提高整個系統信號傳輸的性能指標具有重要的意義。
ａ）減少了系統電纜中的導線、連接器數量，減輕了結構設計的壓力，有利于小型化系統結構的設計實現。
ｂ）減少了系統電纜中的導線、連接器數量，降低了系統電纜連接復雜性，改善了信號的抗干擾性，提高了小型化系統的電磁兼容性和可靠性。
ｃ）可以實現某導彈引信控制系統整裝狀態下的系統測試，還可以實現系統內各組件、部件的分時局部加電，以完成可使用性檢查。
４ 結束語
盡管目前的總線傳輸速率不斷提高，但與點對點的專線傳輸相比是有延遲的，這就要求設計者在進行控制系統方案設計時必須充分考慮總線的傳輸能力及其滿足控制系統實時性、可靠性要求的能力，因此，該方案研究過程中的大量技術細節還需要從理論和實踐上加以研究和驗證。
由于接口電路在系統中需占用一定的體積，考慮到某導彈引信控制系統小型化結構的要求，在本方案研究過程中還可以兼顧考慮芯片集成方案技術。