摘 要：根据CANbus通道的架构分析可知，引起一个或多个通道失效的可能的原因有：电源问题、主干线故障、主干线的终端问题和SimHost的问题。每个基于母线的CANbus通道包含一组联网的智能控制器，每个控制器位于网络的一个“节点”上。通常，每个节点控制器都位于它所服务的I/O设备附近。典型的情况是，一个节点控制器管理模拟驾驶舱里的一个面板上的I/O设备的通信，并直接安装在该面板上，故障诊断主要依靠经验积累的故障树推理。
关键词：CANbus；SimHost；I/O系统；故障诊断
1概述
CJ1飞行模拟器座舱中的许多I/O设备是独立的接口，如开关、信号牌、灯泡和电位计等。CJ1飞行模拟器使用基于控制器局域网络总线（Controller Area Network bus，简称CANbus）的I/O系统为它们提供与计算机系统的连接[1-3]。
基于CANbus的I/O系统通常使用以下两种拓扑结构：基于母线的CANbus通道和/或基于“卡籠”的CANbus通道。在CJ1飞行模拟器上有4个CANbus通道，名为CANbus通道0 （CC0）至CANbus通道3 （CC3） ，它们都是基于母线的。所有CANbus通道都通过Sim Host连接到计算机系统，并以每秒500千比特的数据速率进行异步操作[4-7]。
2 基于母线的CANbus通道的架构
所有基于母线的CANbus通道都具有相同的架构，每个基于母线的CANbus通道是一个由一个菊链式连接的主干线（Trunk Line）构成的网络，它在Sim Host和座舱上的一个或多个母线（Busbar）之间传输数据。每个母线可以连接多达4条分接线（Drop Lines），每根分接线都承载着数据和电源，并连接到一个CANbus节点。
所有CANbus节点都具有相同的架构，CANbus节点的形式较为单一。每个CANbus节点包含一个节点控制器，它管理多个输入和输出。通常，单个节点控制器可为模拟器座舱中的一个面板上的所有设备提供连接。因为每条分接线同时承载数据和电源，所以一个面板通常只需要一根电缆。
3 基于CANbus的I/O系统的故障诊断
3.1 故障隔离程序
图1是I/O系统的故障隔离流程图，沿着这个流程图逐步向下，将引导到下文更为详细的部分。
图1 I/O系统的故障隔离流程图
3.2 一个或多个通道失效
图2 一个或多个通道失效
根据CANbus通道的架构分析可知，引起一个或多个通道失效的可能的原因有：电源问题、主干线故障、主干线的终端问题和SimHost的问题。导致主干线故障的因素有：主干线的与SimHost的连接松动、主干线中断。主干线的终端问题由座舱上的主干线终端或SimHost端的主干线终端未连接引起。依据这些故障事件之间的逻辑关系可以建立起相应的故障树如图2所示。
沿着故障树逐步向下，可以制定出以下排故流程：检查MegaPAC 24V电源；检查发生故障的CANbus通道的主干线与SimHost的连接；检查主干线的两个终端是否都已连接正确；通过测量CANbus通道主干线的电阻来检查SimHost和座舱之间的主干线的连续性。如果两个终端都连接正确，电阻应该在60欧姆。尝试使用备用的CANbus连接板替换SimHost中的正在使用的CANbus连接板。
3.3 单个节点无响应
只有一个节点无响应，说明从SimHost到该该节点的母线都是正常的。那么导致这个节点无响应的可能的因素就包括该节点控制器和母线之间的连接中断、节点控制器自身故障。导致节点控制器和母线之间的连接中断的原因有：分接线两端连接存在问题、母线上的连接器故障和分接线自身故障。依据这些故障事件建立起单个节点无响应的故障树。
3.4 所有的节点都有响应
如果在故障隔离过程中所有的节点都响应CAN sniffer的查询，但是某一I/O设备依旧无法实现其功能，这说明故障可能发生在该I/O设备的节点控制器上、节点控制器与该I/O设备的连接上或I/O设备本身。这些因素进一步分析后，可以为这些事件建立基本的故障树，而所有的节点都有相应的故障树。
4 CANbus排故总结
每个基于母线的CANbus通道包含一组联网的智能控制器，每个控制器位于网络的一个“节点”上。通常，每个节点控制器都位于它所服务的I/O设备附近。典型的情况是，一个节点控制器管理模拟驾驶舱里的一个面板上的I/O设备的通信，并直接安装在该面板上，故障诊断主要依靠经验积累的故障树推理。
参考文献：
[1] 米祖强， 廖峰. 基于FTA的飞行模拟机故障诊断专家系统[J]. 科学技术与工程. 2012，12（19）： 4852-4856
[2] Dourado A O ， Martin C A . New concept of dynamic flight simulator， Part I[J]. Aerospace Science and Technology， 2013， 30（1）：79-82.
[3] CAE lnc. Airline Pilot Demand Outlook a 10-year view 2017[EB/OL]. https：///media/documents/Civil_Aviation/CAE__Airline_Pilot_Demand_Outlook_a_10-year_view_2017.pdf， 2019-5-9.
[4] Bezdek W， Mays D， Powell R. The History and Future of Military Flight Simulators[C]// Aiaa Modeling & Simulation Technologies Conference & Exhibit. 2013.
[5] 王行仁， 彭晓源. 仿真器及其在我国的发展[J]. 系统仿真学报. 1990（3）：15-22.
[6] 王希光. 故障树理论在火电厂锅炉故障诊断中的应用[D]. 大庆：东北石油大学，2004.
[7] 翟大鹏. 基于故障树的数控机床故障诊断系统研究[D]. 太原： 太原科技大学，2008.
（作者单位：中国民用航空飞行学院 模拟机训练中心）
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