基于CAN總線的車(chē)載網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、汽車(chē)電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得今天的汽車(chē)已不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的交通工具。人們將越來(lái)越多的智能功能融合到汽車(chē)中去，這就使得汽車(chē)上的電子控制單元越來(lái)越多。如果采用傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的電氣連接方式來(lái)連接這些控制單元，勢(shì)必會(huì)使得在有限的汽車(chē)空間內(nèi)布線變得更加復(fù)雜，同時(shí)也帶來(lái)了可靠性降低、維修難度和成本上升、車(chē)身重量增加等諸多問(wèn)題，這顯然已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)今“電子汽車(chē)”的通訊需求。為此，德國(guó)BOSCH公司提出了CAN總線技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)電控單元的網(wǎng)絡(luò)化提供了一個(gè)有效的

2、解決途徑。
　　本課題基于CAN總線技術(shù)，設(shè)計(jì)了車(chē)載CAN總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。論文首先從車(chē)載網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)總體方案和控制功能進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，整個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)組成：高速CAN子網(wǎng)和低速CAN子網(wǎng)，其中高速子網(wǎng)通訊速率為500kbps，包括發(fā)動(dòng)機(jī)等節(jié)點(diǎn)，低速子網(wǎng)通訊速率為125kbps，包括車(chē)燈、儀表等節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)子網(wǎng)之間通過(guò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)連接。
　　其次，對(duì)CAN協(xié)議及應(yīng)用層協(xié)議SAE J1939進(jìn)行了研究分析，根據(jù)

3、所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)定義、報(bào)文優(yōu)先級(jí)分配、報(bào)文數(shù)據(jù)域定義等方面出發(fā)，參考J1939協(xié)議制定了符合課題研究需要的具有良好擴(kuò)展性的CAN應(yīng)用層協(xié)議。此外，對(duì)節(jié)點(diǎn)控制模塊進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，選擇Freescale16位控制器MC9S12XS128作為節(jié)點(diǎn)主控制器，其集成的MSCAN模塊外加CAN驅(qū)動(dòng)器MC33388模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)基本的CAN收發(fā)功能。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的編程思想，主要對(duì)MSCAN模塊的初始化，CAN報(bào)文發(fā)送與接收等程序

4、進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。
　　最后，利用總線網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)工具CANoe來(lái)檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)和制定的CAN應(yīng)用層協(xié)議的正確性，并通過(guò)物理節(jié)點(diǎn)和虛擬節(jié)點(diǎn)相結(jié)合的硬件在環(huán)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制模塊軟硬件的可靠性。在CANoe環(huán)境中搭建總線網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)主要包括建立CANdb++數(shù)據(jù)庫(kù)、Panel編輯器設(shè)計(jì)交互界面、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)CAPL程序編寫(xiě)等。在CANoe中用全仿真網(wǎng)絡(luò)和半仿真網(wǎng)絡(luò)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試分析，從網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率和實(shí)時(shí)性?xún)蓚€(gè)方面對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了