Метод описания модульной информационно-измерительной системы на основе протокола CANopen с учетом межмодульных информационных связей

Современные информационно-измерительные и управляющие системы – ИИУС – обычно имеют модульную структуру. Удобными средствами организации межмодульного взаимодействия являются интерфейсы CAN (CAN FD) и протокол CANopen. Стандартные средства, предусмотренные спецификацией CANopen, ориентированы на описание отдельных модулей и не обеспечивают целостность и непротиворечивость конфигурации ИИУС в целом. В данной статье рассматриваются причины возможных ошибок конфигурирования и предлагается метод описания ИИУС на базе протокола CANopen, обеспечивающий согласованную настройку модулей системы. Цель достигается за счёт дополнения стандартного описания модулей явным описанием сообщений, передаваемых модулями друг другу, с указанием источника, приёмников и перечня параметров. Разработана схема информационных потоков в модульной ИИУС, предложена общая структура описания системы, включающая параметры модулей и параметры сообщений. Подробно рассмотрены структуры данных, описывающие модули и сообщения, особое внимание уделено обеспечению целостности межмодульных информационных связей. Показано, что предлагаемый метод позволяет обнаружить или исключить такие ошибки конфигурирования, как сообщения без источника или без получателей, дублирование передачи параметров, попытка передачи несуществующего параметра, отсутствие передачи некоторых параметров, отсутствие источника у принимаемого параметра. Предложено использование языка XML для реализации метода описания ИИУС, обеспечивающее автоматическую проверку конфигурации системы стандартными средствами языка на основе схемы документа. Отмечено, что использование метода в программе моделирования и конфигурирования модульной системы вибромониторинга обеспечило выявление ошибок несогласованной или неполной настройки отдельных модулей на самых ранних этапах проектирования.

1. Iehira K., Inoue H., Ishida K. Spoofing attack using bus-off attacks against a specific ECU of the CAN bus. 15th IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC). Las Vegas, NV, USA, 2018. Р. 1–4. https://doi.org/10.1109/CCNC.2018.8319180

2. Liu Yu, Yin Y. Statistical analysis of improved bit-stuffing method based on CAN bus. Computer science and engineering. 2018. https://doi.org/10.12783/dtcse/ceic2018/24562

3. Alaei R., Moallem Р., Bohlooli A. statistical based algorithm for reducing bit stuffing in the controller area networks. Microelectronics Journal. 2020;101:104794. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2020.104794

4. Плотников Д.А. Оценка времени отклика элементов в модульных информационно-измерительных и управляющих системах, использующих интерфейс CAN. Известия вузов.

5. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2017;1:13–18. http://dx.doi.org/10.17213/0321-2653-2017-1-13-18

6. Плотников Д.А. Вероятностный метод для оценки параметров межмодульного взаимодействия в системе управления защитой турбоагрегата по вибрации. Глобальная ядерная безопасность. 2021;11(3):37–51. https://doi.org/10.26583/gns-2021-03-04

7. Лачин В.И., Плотников Д.А., Муженко А.С., Дьяченко В.Б., Рарова Н.В. Разработка имитационной модели модульной информационно-измерительной системы на базе интерфейса CAN FD.Д.А. Безопасность ядерной энергетики: тезисы докладов 19-й Международной научно-практической конференции, 06-07 июня 2023 г. НИЯУ МИФИ. Волгодонск: ВИТИ НИЯУ МИФИ, 2023. С. 133-136. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=54313273&pff=1

8. Плотников Д.А., Лачин В.И., Муженко А.С., Рарова Н.В. Оценка времени передачи сообщений в информационно-измерительных и управляющих системах, использующих интерфейс CAN FD. Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2023;2:5–10. http://dx.doi.org/10.17213/1560-3644-2023-2-5-10

9. Плотников Д.А., Алджиязна В.К.М. Моделирование межмодульного взаимодействия в системах на базе протокола CANopen (CanOpenAnalyzer). – Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ 2020610500 РФ. Роспатент. № 2019667012; заявлено 19.12.19, зарег. 15.01.20.