基于CAN总线的车身网络监测系统的设计

论文摘要

车身总线技术是目前国内外汽车电子控制技术领域的研究重点之一,而CAN总线凭借其良好的实时性、非破坏性总线仲裁技术及多主结构等诸多特点,成为目前最具应用前景的现场总线之一,并已成为车载电子系统的主要通讯协议。国内对车身总线网络的研究、开发趋热,车身CAN总线监测系统是车身总线网络开发和运行维护中非常有用的工具。它能在网络开发初期加快节点及系统调试进度;在后期运行维护过程中,监控网络状态并诊断网络故障。本文设计实现了一个车身CAN总线网络监测系统。在对国内外现场总线技术、总线测试系统研究及应用现状进行分析后,确定了系统功能及整体设计方案。系统由基于Freescale16位控制器的下位机和使用VB6编程环境开发的上位机软件组成,上、下位机之间通过RS232接口通讯。在此设计基础上,分别完成了下位机硬件电路、下位机控制软件及上位机用户界面的设计开发。硬件电路设计主要包括电源模块、控制器外围电路及CAN、SPI、UART通讯接口电路,并在绘制PCB时针对抗干扰性做了优化。下位机控制软件按照SAE J1939协议对CAN扩展帧进行填充,并实现了故障代码储存等功能。上位机软件基于普通PC,提供显示及控制界面,实现了收发CAN帧、在线控制、车身电器及节点故障诊断等功能。经过测试,系统通讯可靠、工作稳定,符合设计要求,实现了全部设计功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 车身网络及总线测试系统的国内外研究应用现状
• 1.2.1 国外研究和应用现状
• 1.2.2 国内研究和应用现状
• 1.3 车身网络及总线测试系统发展趋势
• 1.4 论文的主要研究内容和安排
• 2 CAN 总线及应用层协议介绍
• 2.1 CAN 总线简介
• 2.2 CAN2.0A/CAN2.0B 通讯协议
• 2.2.1 CAN 总线协议分层结构及数据帧类型
• 2.2.2 CAN 总线帧格式
• 2.2.3 CAN 总线位定时
• 2.3 SAE J1939 通讯协议
• 2.3.1 SAE J1939 总线帧格式
• 2.3.2 SAE J1939 总线消息类型
• 2.3.3 SAE J1939 网络节点配置
• 3 系统总体设计
• 3.1 总线监测系统的作用
• 3.2 总线监测系统结构
• 3.3 总线监测系统功能
• 4 系统硬件设计
• 4.1 被测网络的节点设计
• 4.1.1 车门网络节点设计
• 4.1.2 车灯网络节点设计
• 4.2 监测系统硬件功能结构
• 4.3 微控制器及片上外设
• 4.3.1 CAN 控制器
• 4.3.2 SPI 总线控制器
• 4.3.3 EEPROM 控制器
• 4.4 微控制器供电系统设计
• 4.5 CAN 收发器节点设计
• 4.6 串行通讯接口设计
• 4.7 开关信号检测单元设计
• 5 系统软件设计
• 5.1 下位机软件设计
• 5.1.1 程序流程
• 5.1.2 初始化程序
• 5.1.3 接收、发送CAN 帧
• 5.1.4 故障信息处理
• 5.2 上位机软件设计
• 5.2.1 初始化及与下位机连接
• 5.2.2 发送及接收显示CAN 帧
• 5.2.3 在线控制车身电器
• 5.2.4 车身电器及车身网络故障诊断
• 6 系统测试
• 6.1 测试环境及内容
• 6.2 测试步骤及结果
• 6.3 试验总结
• 7 结论
• 7.1 总结
• 7.2 存在的问题与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文