基于CAN总线的电池数据采集与管理系统的设计

论文摘要

控制器局域网(CAN)最初是由德国BOSCH公司为汽车的监测、控制系统设计的。它是一种有效的支持分布式控制或者实时控制的串行通信网络。由于其具有多主机、高性能以及高可靠性,CAN总线已经广泛应用于汽车电子控制、过程控制、机械工业、纺织机械、机器人、数控机床、医疗器械以及传感器等领域。CAN总线已经形成国际标准,并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。另一方面,随着电动车的技术的不断发展,电动车已经开始迈向了市场普及的道路。对于电动车电池的管理和维护越来越成为电动车发展的重点之一。由于CAN具有抗干扰性强、连接简单、无主通信等特点,非常适合用来实现实时数据的采集和传输。因此,本文利用CAN总线为基础设计了一个电池实时数据采集与管理系统,经分析、设计、编程和调试,在实际应用中得以实现。该系统主要包括数据采集层,数据传输层和用户管理层三个部分。数据采集层的主要任务是电池实时数据的采集和发送;数据传输层的主要功能是通过CAN总线接收数据采集层发送的实时数据,并将其转换成RS232串口协议发送到上位机;用户管理层的主要功能是通过串口接收数据,实时显示,存储和分析。论文完成的主要工作有:(1)通过对系统需求的分析,将整个系统分为三个独立的层,分别进行了软硬件设计,实现了系统的模块化,增强了系统的应用性;(2)详细的研究了CAN2.0B协议和SAE J1939协议,并在此基础上,编写了适合本设计的通讯协议;(3)深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件结构和软件设计方法;本课题的创新点在于利用目前汽车工业广泛采用的CAN总线协议,设计了一套简单,高效,稳定的电池数据采集与管理系统,并在实际中得以应用。在系统设计过程中将整个系统分为3个层,大大提升了系统的模块化水平,有利于系统的扩展和维护。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 系统总体设计
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源
• 1.3 系统需求
• 1.4 系统功能分析
• 1.5 系统结构
• 第二章 CAN总线通讯协议设计
• 2.1 CAN总线简介
• 2.1.1 CAN总线的发展由来
• 2.1.2 CAN总线的技术特点
• 2.1.3 CAN总线工作原理
• 2.2 1939协议简介
• 2.2.1 SAEJ1939协议的内容
• 2.2.2 各层协议的功能
• 2.3 通讯协议设计
• 2.3.1 CAN总线的网络管理
• 2.3.2 CAN总线传输协议
• 2.3.3 故障报警信息的发送
• 2.3.4 电池实时数据的发送
• 2.3.5 CAN协议的应用
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 数据采集层硬件设计
• 3.1.1 MC9S12DG128B芯片介绍
• 3.1.2 CAN收发器的选择
• 3.2 数据传输层硬件设计
• 3.2.1 硬件设计选型
• 3.2.2 硬件设计原理分析
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 数据采集层软件设计
• 4.1.1 CodeWarrior3.1开发环境简介
• 4.1.2 MSCAN初始化程序设计
• 4.1.3 MSCAN发送接收程序设计
• 4.2 数据传输层软件设计
• 4.2.1 SJA1000的初始化
• 4.2.2 数据传输层主程序
• 4.3 上位机管理程序软件设计
• 4.3.1 开发环境简介
• 4.3.2 串口配置与通讯的程序设计
• 4.3.3 数据库操作
• 第五章 系统调试及分析
• 5.1 系统调试所需设备
• 5.2 系统调试
• 5.3 调试结果及分析
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢