73、水下系留航行器轻量级网络架构与多任务工单调度方案

水下系留航行器轻量级网络架构与多任务工单调度方案

1. 水下航行器通信协议选择

在水下航行器（ROV）系统中，除相机外的其他组件对通信有相似需求。其中，推进器电子速度控制器（ESC）最为关键，它需对控制命令快速响应，控制命令间隔 200ms 即可，数据传输量通常较小。ROV 若需 8 个 ESC 和 20 个传感器（每个传感器提供 2 字节数据），总数据量小于 100 字节。根据小于 200ms 的延迟要求，总吞吐量需求仅 500Bps。

常见的本地总线标准如 RS485 和 CAN 等都能满足这些宽松要求。以下是一些常见串行协议的比较：
| 协议 | 类型 | 引脚数 |
| ---- | ---- | ---- |
| RS232 | 点对点 | 2 |
| RS422 | 多点 | 6 |
| RS485 | 多点 | 2 |
| I2C | 主/多从 | 2 |
| SPI | 主/多从 | 3 + |
| CAN | 多点 | 2 |
| LIN | 主/多从 | 1 |

从引脚数来看，RS485、CAN 和 LIN 较为合适，而本地互连网络（LIN）使用的电线最少且最简单，适合用于 ROV 的低速子网。不过，LIN 的数据链路层协议存在一些问题，如传输数据块大小最多 64 位，限制了从端点响应仅 8 字节，且主端点不能直接向从端点发送命令，会造成不必要的延迟。

2. 轻量级数据链路串行协议

基于 LIN 概念，开发了一种半双工、单主多从的新型轻量级协议——本地水下网络（LUN）。数据链路层需提供的服务包括帧处理、流量控制、错误检测、错误