基于ARM的CAN總線與J1939協議應用與研究.pdf

1、控制器局域網(CAN)總線己經成為全球范圍內最重要的總線之一。根據國際標準化組織(ISO)定義的OSI模型,CAN協議定義了物理層與數據鏈路層規(guī)范。如果需要建立完善的通信系統,還需要在CAN的基礎上選擇合適的應用層協議。目前,J1939是卡車和客車中應用最廣泛的高層協議,但其商業(yè)協議棧的價格十分昂貴,不利于J1939規(guī)范的推廣。為了研究J1939協議通信網絡的軟硬件實現,本文基于高性能32位ARM9微處理器S3C2410設計J1939協

2、議通信系統,主要成果如下:
　　(1)以S3C2410為ARM微處理器、以嵌入式Linux為操作系統,搭建了Linux-ARM開發(fā)平臺。闡述了適合本課題需求的U-boot、嵌入式Linux內核和根文件系統詳細制作過程;描述了平臺搭建過程中實現應用程序自啟動的方法:首先在嵌入式Linux內核制作過程中,將CAN總線驅動程序靜態(tài)編譯到內核,然后在根文件系統制作中加入J1939協議棧和用戶應用程序文件,最后修改系統初始化函數;
　

3、　(2)在深入分析CAN2.0B協議的基礎上,使用USB虛擬示波器捕獲Polo車CAN總線試驗臺的CAN數據幀,分析得出Polo車CAN總線的幀結構;
　　(3)編寫了基于單片機的CAN總線驅動程序,詳細描述了驅動程序具體實現的過程。其中包括CAN總線通信波特率設置的具體實現、以圖文和程序的方式描述驅動程序如何操作CAN控制器MCP2510的寄存器、實現驅動程序對CAN擴展幀的支持等;
　　(4)在基于嵌入式Linux操作系

4、統的CAN總線驅動程序編寫中,添加了對100kbps波特率的支持和對CAN擴展幀的支持。描述了嵌入式Linux操作系統下驅動程序的具體調用過程和實現方法;
　　(5)為穩(wěn)步實現J1939通信網絡,本文由簡單到復雜,先實現了一個波特率為100kbps、自定義應用層協議、由ARM開發(fā)板、Polo車CAN總線試驗臺和監(jiān)測節(jié)點組成的簡單CAN總線通信網絡。驗證了該網絡通信功能的正確性;
　　(6)深入研究了J1939協議內容,編寫了

5、具有基本功能的J1939協議棧。該協議棧主要包括的內容有J1939協議數據鏈路層的實現和網絡管理層的實現,能實現的功能有地址聲明消息、請求地址聲明消息、地址沖突處理、命令消息、廣播消息、發(fā)動機數據請求消息、傳輸協議功能等;
　　(7)搭建了一個波特率為250kpbs、依照J1939協議、由ARM開發(fā)板、虛擬節(jié)點和單片機節(jié)點組成的J1939通信網絡。實驗驗證了本文設計的J1939協議棧具有的各項功能,實驗過程中數據傳輸穩(wěn)定、準確、可