随着信息技术和人工智能技术的快速发展,船上搭载的电子设备越来越多,船舶运行所需的数据也越来越多,这对船舶数据采集、处理与传输提出了更高的要求。工业应用及其要求的多样性催生了种类繁多的现场工业总线,如工业以太网国际标准IEC61158,ISO11898规范的CAN(控制器局域网络)总线以及各大自动化公司开发的PLC(可编程逻辑控制器)、DCS(分布式控制)系统专用通信协议等。目前,工业以太网协议和CAN网络在船舶及海工装备上得到广泛应用。NMEA2000是美国国家海洋电子协会制定的标准化数据通信协议,它在CAN的架构上以ISO11783-3、ISO11783-5、ISO11898-1和ISO11898-2作为基础,定义了国际标准组织开放系统互连模型的相关层。由于NMEA2000网络仅兼容符合NMEA2000协议的设备,未经过NMEA2000委员会认证的设备无法接入该网络。本文鉴于此并针对NMEA2000协议存在的不足展开研究。论文的主要研究内容如下:首先,基于国产自主可控平台自制NMEA2000数据采集转接板卡,可将非标准的NMEA2000设备接入NMEA2000网络,使设备原始数据按照NMEA2000协议格式输出,实现设备的即插即用,对船载电子设备网络系统的构建将起相当大的作用,在低成本、简单化、便捷性方面有很大的优越性。通过对NMEA2000协议的研究,充分利用其数据帧未使用的标识符来作为多帧传输时报文的序号,增加了数据域传输的有效字节数,提高了NMEA2000网络的传输效率。其次,在优先级方面,将保留位应用于拓展优先级位,扩大了NMEA2000网络中优先级的范围,减少网络中因优先级相同时产生的仲裁。将静态优先级为动态优先级,采用动态优先级策略,提升了NMEA2000网络的灵活性和实时性。采用基于自主可控平台研发的数据采集转接板卡来完成验证实验。在国产嵌入式实时操作系统RT-Thread上进行软件开发来完成NMEA2000应用扩展和优化。实验结果表明:所研制的NMEA2000数据采集传输系统能够转接非NMEA2000设备,提高网络数据传输效率并对系统的实时性与可靠性得到了有效的改善。