NMEA200021世纪的一个数字界面.doc

NMEA2000：21世纪的一个数字界面 摘要 船舶都配备了包括台式机和笔记本电脑，GPS，有航海仪表数据的磁盘等的一套电子设备。这篇文章就描述了这个新的协议，该协议实现这些设备之间通信的功能。美国海洋电子协会NMEA介绍这个用于船舶电子设备交流的新的协议NMEA2000。使用一个简单的电缆网络代替现在使用的多条电缆的互联方式。NMEA2000可以适应航海设备、发电机组、轮机、导航、舵系统、火警和控制的要求。数据和指令传输都享用同一个电缆，而且速度是NMEA0183的26倍。NMEA2000是自配置的，无需设定，也不需要控制器。在不关闭网络的情况下设备可以加入或者移除。这篇文章就深入介绍它的功能，以及在海洋业内外和美国以及国际的申请和认可。 说明 NMEA2000是一个低成本的数据网络，传输速度可达250kbps，并利用控制局域网集成电路。CAN最初是用于汽车工业的，现如今应用于许多工业领域，被许多生产商生产。NMEA0183是一系列异步传输速度为4.8kbps的基于PC的接口。除了传输速度外最关键的区别在于，NMEA0183是一个接口，NMEA2000是一个网络。 NMEA2000网络允许多个电子设备一起连接到一个共同的通道上，目的是信息共享。因为它是一个网络，同时有多个设备传输数据，所以就需要一系列的规范来对网络设备进行管理。CAN自动的提供了一些规则，大多是关于网络信道控制，数据包传送，错误监测等。类似于NMEA0183，NMEA2000定义了标准的数据传输格式，但是增加了用来识别网络节点、发送请求到设备和请求信息的网络管理规则。 除了大量控制和集成的要求NMEA2000用一个简单的电缆代替了NMEA018350个接口并且可以处理50到100个NMEA0183数据流。 背景 综合船舶系统，系统的控制，信息的共享，数据传输速度的增加都在船舶上应用。这些在船舶机舱、驾驶台、个人的住舱甚至通过卫星通信在传动的办公室等很多地方都在使用。这些应用出现在远洋船舶、沿海船舶、渔船和游船上，只是使用的程度不同，它们都需要标准数据来进行通信。 船舶网络和接口 简单的数据总线把数据分类，这样的数据传输的应用覆盖全船，如NMEA0183，是一个全方位的办公室的现场局域网。这些应用在某些要求上有不同甚至是冲突。 从图中指出船舶的应用可能有一个或者多个局域网通过电脑连接到打印机，扫描器，备用系统等等。这些系统在维持船舶航行上很有用，也可能由于管理工资单，存货清单，和电子邮件，它们既不是重要安全系统，也不是实时要求系统。它们使用非自身的以以太网为基础的组件，也使用微软公司的软件还有其他的。在集成驾驶台系统和船舶集成控制系统中，驾驶台或者其他集控部位的决策影响船舶的工作，以及船舶、工作人员、乘客、货物和环境的安全。为了有效的作出决定和把决定执行需要有一个通道连接船舶的各个系统。这些系统包括航行系统，电力系统，轮机部，火警和控制系统。独特的海上环境，安全性，可用性，冗余性，潜伏性要求这些链接排除使用办公类型的局域网。国际电工委员会IEC标准IEC61162-4就说明了这些网络要求。根据挪威人创的海事信息技术标准MITS，这个以太网的速率设计成高达100MbPS，已经在船上使用并测试，将来会增加在船上的应用。 在一个基本平台广泛使用的今天，NMEA0183（IEC 61162-1）提供了一系列从一个简单传输器将数据分配给多个接收器。该协议以4800bPS的速度可以每秒传输大约10条信息或者语句。当一个设备对另一个设备广播数据时被证明是够用的。但是很快就陷入了一个极限当系统开始混合数据的时候。因此它在未来会应用于简单通信或者点对点通信的备用连接。 现在船舶电子设备越来越多的要求数据多源化使其能够控制事件的进程且为工作人员所用。没有一个网络标准去完成数据集成，设计这就必须提供许多数据输入，这样就需要增加投资，也会增加布线，或者使用数据者就要把数据统一到一个通道上。个别船上的系统，比如机舱或者导航系统，都是专用的系统，经常要实时的对设备管理通常在毫秒单位级，并且节点要少。和别的系统比这些系统应该尽可能小并且有更强的自控力，数据体积要小。因为这个网络应用结合便宜的传感器和执行器于一体，每个节点的花费必须比别的船舶应用要少。这个网络应用是NMEA2000（IEC 61162-3）。 由于我们知道了它如何适应于整个船舶应用的，文章剩余的部分就描述了一个低价的，功能稳定的（250KbPS），双向的多收发器的网络用来实现创博电子设备互联的工具。 概述 NMEA2000标准包含了船舶电子设备实行数据交流的最基本的要求。在这个标准下的设备有共享数据的能力，包括指令和在单一通道上与其它设备兼容性问题。 数据信息以数据块的形式传输，每个数据块都有错误检测和确定模块传送的能力，