电动汽车网络管理系统的研究与实现

论文摘要

目前,汽车电子产品以及与电子技术相关产品的成本占整车成本的比例已上升到25%左右,中高档轿车已占30%以上;装备有多能源系统车辆的比例已从1998年的0.5%上升到2009年的4%。电子技术、新能源技术成为汽车技术变革的主要动力。电子控制单元(ECUs)的迅速增加给车用网络平台带来了巨大的复杂性,伴随车载网络复杂性的增加网络管理机制变得越发重要。为此,本文讨论了电动汽车的网络平台设计以及嵌入式OSEK车用网络管理软件的实现并用CAN协议进行验证。本文的研究对象为一款电动汽车,其能源包括电池提供的电能以及由太阳能转换而来的电能。本文为该车的车载网络平台进行了初步设计,确定了车载网络的硬件拓扑结构,并对网络性能进行评估,详细计算网络的可调度性。依照OSEK网络管理规范提供的基本应用程序接口(API)实现了OSEK直接网络管理逻辑环通信机制,利用有限状态机(FSM)原理实现了NM复杂的状态转换。该系统在Freescale公司32位嵌入式MPC5554开发平台上进行软件开发,在CAN驱动程序支持的条件下,可在Freescale公司的8位、16位微控制器上实现移植。此外,配置工具的实现方式是用Java开源开发工具Eclipse配合SWT组件实现的,配置代码可以自动生成,系统具有良好的可移植性。基于德国Vector公司的CANoe7.1搭建了系统的实验环境,网络中存在两个CANoe仿真节点以及一个MPC5554真实节点。实验过程显示逻辑环运行稳定、定时器计数器参数准确、三个节点能够同步睡眠,实验结果验证了网络通信的实时性和可靠性。符合OSEK直接网络管理规范NM系统软件可有效保证网络通信的安全性和可靠性,同步睡眠机制可以有效降低ECUs功耗,并且,该NM软件脱离了对OSEK操作系统的依赖,可有效降低网络管理软件成本,扩大网络管理软件的应用范围。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.1 汽车电子发展趋势
• 1.1.2 嵌入式软件技术迅速发展
• 1.2 车载网络管理发展概况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 电动汽车网络平台设计
• 2.1 电动汽车简介
• 2.2 车载网络技术概述
• 2.2.1 CAN总线
• 2.2.2 LIN总线
• 2.2.3 FlexRay总线
• 2.2.4 MOST总线
• 2.3 电动汽车网络信号分析
• 2.4 电动汽车网络结构
• 2.5 电动汽车网络性能评估
• 2.5.1 网络性能评价指标
• 2.5.2 可调度性计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 OSEK直接网络管理机制
• 3.1 网络管理目标
• 3.2 OSEK网络管理策略
• 3.2.1 逻辑环机制
• 3.2.2 网络管理报文
• 3.2.3 定时器及计数器参数设计
• 3.2.4 状态转换
• 3.3 逻辑环运行实例
• 3.4 本章小结
• 第4章 OSEK直接网络管理实现
• 4.1 硬件开发环境
• 4.2 软件模块接口设计
• 4.3 状态转换功能设计
• 4.4 算法设计
• 4.4.1 常规运行状态到网络睡眠状态转换算法
• 4.4.2 常规运行状态下报文接收过程算法
• 4.5 软件代码移植
• 4.6 配置工具设计
• 4.7 本章小结
• 第5章 网络管理系统的测试与验证
• 5.1 测试环境
• 5.2 测试目标
• 5.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 网络管理事件函数程序流程图
• 致谢