基于CANopen協(xié)議的汽車(chē)控制網(wǎng)絡(luò)研究.pdf

1、為了提高駕乘的舒適性以及車(chē)輛的可操控性和安全性，越來(lái)越多的電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)被集成到汽車(chē)的控制系統(tǒng)中。由于這些ECU之間需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信，傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)連接的線束集成方式早已被分布式控制網(wǎng)絡(luò)所取代，面向汽車(chē)的CAN通信協(xié)議已經(jīng)成為汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。但是CAN協(xié)議沒(méi)有定義應(yīng)用層，需要用戶(hù)自己定義CAN幀消息中所傳輸數(shù)據(jù)的意義以及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理功能，這就增加了開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性和成本。<

2、br>　　CANopen協(xié)議作為CAN總線應(yīng)用層協(xié)議，以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)獲得了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。尤其是在歐洲，CANopen協(xié)議被認(rèn)為是在基于CAN的工業(yè)系統(tǒng)中占領(lǐng)導(dǎo)地位的標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)應(yīng)用到醫(yī)療器械、運(yùn)動(dòng)控制和測(cè)量設(shè)備等行業(yè)。但是，在汽車(chē)控制系統(tǒng)中還沒(méi)有應(yīng)用CANopen協(xié)議，主要原因是CANopen協(xié)議的實(shí)時(shí)性和可靠性還需要完善，而且在汽車(chē)行業(yè)也缺少標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用規(guī)范。本文在分析 CANopen協(xié)議以及汽車(chē)控制網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)一個(gè)

3、基于CANopen協(xié)議的簡(jiǎn)單汽車(chē)控制網(wǎng)絡(luò)，并針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的設(shè)備子協(xié)議。此外，本文給出了對(duì)象字典的一種典型實(shí)現(xiàn)方式，并對(duì)基于散列表實(shí)現(xiàn)對(duì)象字典方式進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)對(duì)象字典的特點(diǎn)，提出基于數(shù)組和鏈表結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)象字典。
　　采用 CANoe軟件開(kāi)發(fā) CANopen網(wǎng)絡(luò)，可以在不需要相關(guān)硬件的支持下，仿真一個(gè)支持基本 CANopen通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。然后對(duì)所開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行一致性和性能測(cè)試，驗(yàn)證所仿真的

4、網(wǎng)絡(luò)是基本符合要求的。
　　CANopen協(xié)議雖然能夠提高網(wǎng)絡(luò)配置的靈活性和不同設(shè)備間的互操作性，但是其通信對(duì)象是在CAN標(biāo)準(zhǔn)幀的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，仍然遵從CAN總線仲裁機(jī)制，即優(yōu)先級(jí)與標(biāo)識(shí)符相關(guān)。CANopen網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)由過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象(Process Data Object，PDO)傳輸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大時(shí)，低優(yōu)先級(jí)的PDO會(huì)被阻塞，從而導(dǎo)致其傳輸具有較長(zhǎng)的等待時(shí)間。為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究在CANopen協(xié)議中實(shí)現(xiàn)最早截止期優(yōu)先