HIL测试中的总线与通信协议

1. PolarBox 多协议 HIL 通信与接口能力

工业控制系统很少只依赖一种通信协议。控制器通常同时连接传感器、执行器、驱动器、其他控制器和上位系统，只有在统一实时闭环中复现这些通信链路，HIL 测试才能还原真实系统行为。

PolarBox 产品家族面向多行业 RCP 与 HIL 应用，覆盖控制总线、工业以太网、电力通信、传感器、编码器和高速互连等协议与接口，可支持单控制器验证、多节点仿真和系统级多协议并行测试。

1. 1. 从模型到控制器的完整闭环
      1. PolarBox 的典型开发流程
2. 模型搭建：工程师在 MATLAB / Simulink 中建立控制器模型、被控对象模型、接口模型。
3. 接口配置：通过 PolarDriver 驱动包调用 I/O、总线、网络、传感器及专用通信接口，将模型信号映射到真实硬件通道。
4. 编译下载：工程师可直接对模型进行编译，通过 PolarControl 上位机完成设备管理、可执行文件下载。
5. 实时运行：PolarBox实时机在确定性步长内执行模型，完成模型计算、I/O 更新和通信收发，并与被测控制器或系统建立闭环交互。
6. 观测标定 ：测试过程中，PolarControl 负责运行控制、在线观测、参数标定、波形记录和试验数据留存。
   1.
   1. 产品形态

PolarMicroBox 面向紧凑型实时仿真、快速控制原型和轻量级 HIL。

PolarLabBox 面向实验室级一体化 RCP / HIL。

PolarFlexBox 面向模块化、大通道数和多协议并行的系统级 HIL。

不同产品形态共享统一的软件与模型开发流程，可按计算规模、接口组合和项目阶段配置。

1. 1. 协议与接口能力全景
      1. 控制总线、车载网络与标定协议

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| 协议 / 接口 | 能力简介 |
| CAN | 控制器与设备的通用实时通信总线 |
| CAN FD | 提升载荷长度和数据速率的 CAN 扩展协议 |
| CAN XL | 高带宽控制网络的新一代 CAN 协议 |
| CANopen | 基于 CAN 的设备管理与运动控制协议 |
| SAE J1939 | 面向商用车与重型装备，支持 J1939-21 / J1939-22 |
| ISO 11992 | 牵引车与挂车之间数字信息交换的通信标准 |
| LIN | 低成本执行器的单主多从通信总线 |
| FlexRay | 支持确定性调度和冗余的双通道总线 |
| Automotive Ethernet | 面向域控制器、中央计算平台和智能传感器的车内高速以太网技术体系 |
| SOME/IP | 面向汽车以太网的服务通信协议 |

1. 1. 1. 串行通信与现场协议
      2. 工业网络、通用网络与时间同步

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| 协议 / 接口 | 能力简介 |
| RS232 | 适合短距离点对点连接的串行通信接口 |
| RS422 | 适合远距离传输的差分全双工串行接口 |
| RS485 | 支持远距离多节点组网的差分串行接口 |
| Modbus RTU | 基于串口的主从式工业通信协议 |

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| 协议 / 接口 | 能力简介 |
| TCP/IP 协议族 | 提供 IP 寻址与路由，以及 TCP、UDP等网络通信能力 |
| Modbus TCP | 基于 TCP/IP 的工业寄存器通信协议 |
| EtherCAT Master | 多轴同步控制的实时工业以太网主站 |
| OPC UA | 工业数据建模与互操作服务协议 |
| DDS | 实时分布式系统的数据发布订阅协议 |
| MQTT | 云边数据交换的轻量级发布订阅协议 |

1. 1. 1. 轨道交通通信协议
      2. 电力系统通信协议
      3. 数据共享与高速互连

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| 协议 / 接口 | 能力简介 |
| TRDP | 列车通信网络的实时数据传输协议 |

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| 协议 / 接口 | 能力简介 |
| IEC 61850 GOOSE | 保护跳闸与联动事件的高速通信协议 |
| IEC 61850 MMS Server | 站控层监视与控制的数据服务协议 |
| IEC 61850 SV | 过程层电流电压采样值的实时传输协议 |
| IEC 60870-5-101 | 基于串行链路的电力远动通信协议 |
| IEC 60870-5-104 | 基于 TCP/IP 的电力远动通信协议 |
| DNP3 Master / Slave | 电力自动化远动与事件传输的通信协议 |

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| 协议 / 接口 | 能力简介 |
| Reflective Memory | 多节点实时数据共享的确定性互连技术 |
| Aurora | 高速数据传输的串行链路协议 |

1. 1. 1. 传感器、编码器与板级接口
   2. 多协议应用

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| 协议 / 接口 | 能力简介 |
| PSI5 | 汽车传感器的电流型数字通信接口 |
| SENT | 汽车传感器的单线数字通信协议 |
| AK 协议 / 方波 / PWM 波 | 轮速传感器的通信与信号输出方式 |
| BiSS | 高精度位置反馈的实时编码器接口 |
| EnDat | 支持位置反馈和参数访问的双向编码器接口 |
| SSI | 绝对位置采集的同步串行编码器接口 |
| SPI | 板级器件间的高速同步串行接口 |
| I2C | 支持寻址与多设备连接的板级双线总线 |

面向汽车、机器人、电力能源及工业自动化等行业，HIL系统 通过适配专用控制总线、现场网络、传感器接口和上层通信协议，连接控制器、执行器、分布式 I/O 及上位系统。

HIL系统在确定性时间基准下协同实时模型、物理 I/O 与行业通信协议，构建贴近真实系统的闭环测试环境，面向不同的被测对象、系统规模以及测试阶段，验证系统在正常、边界和故障工况下的功能、性能与可靠性。

1. 1. 协议适配与方案定制

本文列出的协议并不是PolarBox的完整边界，我司还在陆续开发更多公开协议与行业专用协议。

实际方案需要综合确认协议角色、通道数量、节点规模、实时周期、同步精度、故障注入、数据记录和自动化测试要求。无论是单一接口接入、多节点仿真，还是多协议并行的系统级 HIL，均可基于 PolarBox 产品家族及其工具链实现。

如需获取完整协议能力矩阵、确认接口组合或规划定制方案，请联系我司。我们将完成需求分析以及系统配置，让协议能力落实为可运行、可验证、可扩展的 HIL 方案。