基于CAN总线和DSP的双层数据采集系统设计：探索航天领域的大数据采集技术

摘要：

本文旨在介绍CAN总线在航天领域的应用前景，并基于对CAN总线技术与DSP芯片功能的深入研究，设计了一款基于CAN总线与DSP的双层大数据采集系统。该系统对于推动CAN总线技术在航天领域广泛应用提供了有价值的参考。

关键词：大数据采集、航空航天、实时控制网络

引言

Controller Area Network（简称为CAN），即区域网，是德国BOSCH公司为了实现汽车测量和执行部件之间高效通信而开发的一种分布式控制及实时控制串行通讯网络标准。由于其优越的实时性和抗干扰能力，自1995年以来，SSTL（Surrey大学卫星技术公司）将其作为星载遥测/遥控信道成功应用于多颗LEO卫星中。此外，ESA（欧洲空间局）也在SMART-1项目中采用了CAN作为系统总线和有效载荷总线。在国内，由于信息一体化技术不断发展，预计未来的飞行器将更频繁地使用这种高速且可靠的通信协议。

2 CAN 总线 在 航 天 领 域 的 应 用 状 况

随着电子设备综合化程度提高以及信息交互需求增大，加上实际操作中的可靠性考量，使得现代航空航天行业开始认同并逐步采用这种分布式通信网络。至今，该技术已经被用于多个国际卫星项目，如UoSAT-12、SNAP-1、AISAT-1等，其中包括小型微型卫星到较大的科学探测器，它们都需要通过快速、高效且可靠的方式来传输大量数据。

3 双层 数据 采 集 系 统 结 构 及 功能

本文提出的双层数据采集系统由三个主要部分构成：采集单元、DSP中间处理单元以及顶层控制中心。这一结构不仅能够实现对远程参数进行精确监控，而且还能保障各个分散部件之间高效、高速且安全地进行信息交换。

4.2 DSP 中 间 上 层 CAN 总 线 网 络 接 口 设 计

为了保证上述目标，可以选择TMS320LF2407A这类内置具有两路独立邮箱接口以支持标准模式与扩展模式工作，以满足不同任务环境下的灵活应变需求。此外，还可以考虑使用TI SN65HVD230D这样专门针对240X系列DSP内定制之目的驱动电源适应性的数字收发器，这样可以进一步提升整体性能并降低成本。

4.3 DSP 中 间 下 层 CAN 总 线 网 络 接 口 设 计

此部分涉及主控芯片与物理硬件接口设计。首先选用TMS320LF2407A作为主控芯片，其后根据实际需求挑选合适类型的心脏模块如PHILIPS SJA1000，以及用于发送与接收信号介质转换功能的心脏模块PCA82C250，从而形成一个完整闭环的小型机模型。这不仅可以节省资源同时提升整体运行速度，更重要的是它使得整个体系更加稳定健壮，同时减少电磁干扰影响，从而达到更好的工程性能效果。

结论：

综上所述，本文展示了如何结合现有的知识库，对现有的产品进行改进，以适应未来空间探索需要更快捷、大规模处理大量数据的情况。本项研究不仅为当前正在研发中的新一代太空船提供了可能，也为其他相关科技创新项目打下坚实基础，为这些项目注入新的活力，为未来太空时代带来了希望。