基于WirelessUSB的LIN总线分析仪的设计与实现

论文摘要

随着汽车电子和微处理器技术的不断进步，车载网络技术越来越成熟，线束的约束也越来越明显。将无线网络技术引入车载网络应用，很好地解决了引线问题，提供了更好的扩展性和灵活性。本文在分析车载局部互联网络LIN和无线网络WirelessUSB发展现状的基础上，鉴于目前LIN网络开发工具的不足，从系统需求的角度提出了基于WirelessUSB的LIN总线分析仪的总体设计方案；给出了系统硬件总体结构，详细描述了PSoC和WirelessUSB平台的硬件特性和各硬件模块的设计要点；提出了系统软件框架，给出了总线监控终端、主机桥接器和PC端的软件设计与实现，并详细讨论了LIN网络和WirelessUSB无线网络的软件设计方法。论文重点分析了最新的LIN协议规范LIN2.1规范数据链路层和传输层的协议，然后基于PSoC架构提出了LIN2.1数据链路层的软件和硬件的实现方法；在深入了解WirelessUSB无线网络的直接序列扩频、动态数据率接收、自动事务序列器和硬件链路层等特性的基础上，重点讨论了WirelessUSB多网络共存和抗干扰特性，提出了WirelessUSB无线网络结构的设计，给出了WirelessUSB主机和从机的行为模型，还详细描述了WirelessUSB网络的工作流程和工作模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 LIN网络的发展现状
• 1.3 WirelessUSB的发展现状
• 1.4 课题的研究背景
• 1.5 本文的主要内容和结构
• 第二章 LIN总线分析仪系统组成和规划
• 2.1 系统功能分析
• 2.1.1 基本功能
• 2.1.2 高级功能
• 2.2 系统结构设计
• 2.3 无线网络的选择
• 2.4 微控制器的选择
• 2.5 本章小结
• 第三章 LIN总线分析仪硬件设计
• 3.1 硬件总体结构
• 3.2 总线监控终端硬件设计
• 3.2.1 PSoC控制器模块
• 3.2.2 无线射频模块
• 3.2.3 LIN物理层驱动模块
• 3.2.4 电源管理模块
• 3.3 主机桥接器硬件设计
• 3.4 本系统硬件方案的优点
• 3.5 本章小结
• 第四章 LIN总线分析仪软件设计
• 4.1 软件平台的选择
• 4.2 数据流向分析
• 4.3 总线监控终端的软件设计
• 4.3.1 LIN监控任务
• 4.3.2 WirelessUSB从机传输任务
• 4.4 主机桥接器的软件设计
• 4.4.1 USB设备监听任务
• 4.4.2 WirelessUSB主机传输任务
• 4.5 PC端监控软件设计
• 4.5.1 USB主机传输任务
• 4.5.2 输入输出处理任务
• 4.6 USB系统的分层结构
• 4.7 本章小结
• 第五章 LIN2.1协议的分析与实现
• 5.1 LIN 2.1规范协议分析
• 5.1.1 LIN 2.1的特性
• 5.1.2 LIN 2.1工作流程
• 5.1.3 LIN 2.1通信模型
• 5.1.4 LIN 2.1物理层规范
• 5.1.5 LIN 2.1数据链路层协议
• 5.1.6 LIN 2.1传输层协议
• 5.2 LIN协议实现方法
• 5.3 主机节点数据链路层实现
• 5.3.1 调度表定时
• 5.3.2 间隔场的产生
• 5.3.3 数据的发送
• 5.3.4 数据的接收
• 5.4 从机节点数据链路层实现
• 5.4.1 间隔场和同步场的接收
• 5.4.2 数据的接收
• 5.4.3 数据的发送
• 5.5 总线分析仪数据链路层实现
• 5.6 性能分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 WirelessUSB无线网络的设计与实现
• 6.1 WirelessUSB无线网络概述
• 6.1.1 直接序列扩频
• 6.1.2 工作模式和传输速率
• 6.1.3 动态数据率
• 6.1.4 链路层数据包结构
• 6.1.5 自动事务序列器
• 6.2 WirelessUSB网络结构设计
• 6.2.1 频道管理
• 6.2.2 网络ID
• 6.2.3 干扰免疫
• 6.2.4 多网络共存
• 6.3 WirelessUSB工作模式设计
• 6.3.1 频道选择模式
• 6.3.2 空闲模式
• 6.3.3 绑定模式
• 6.3.4 重新连接模式
• 6.3.5 数据模式
• 6.3.6 后向通道数据模式
• 6.4 WirelessUSB工作状态设计
• 6.4.1 主机的状态和操作
• 6.4.2 设备的状态和操作
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要工作
• 7.2 改进设想
• 参考文献
• 附录
• 致谢