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基于CAN总线的汽车车灯控制系统的研究与设计

2020-12-06阅读(503)

基于CAN总线的汽车车灯控制系统的研究与设计

论文摘要

随着现代汽车技术的日益发展,汽车电子装置不断增加,汽车综合控制系统中需实时交换的各种控制信息随之越来越多,传统线束技术已远远不能满足这种需求,汽车总线控制技术应运而生。本文从研究汽车局域网入手,主要研究了国内外汽车控制器局域网的发展与现状,对当今国际汽车行业中应用最广的CAN总线技术的原理和应用进行了深入研究与吸收。并基于CAN总线控制技术设计了车灯及仪表控制系统,同时研究和理解了SAE J1939协议(J1939是美国汽车工程协会SAE的推荐标准,用于为中重型道路车辆上电子部件间的通讯提供标准的体系结构),并在所设计的系统中使用该协议。通过实验验证,所研究的车灯控制系统只需要两根信号线即可以实现数据的传输,使得传输线束大大简化,可靠性得到了提高,有效节约了线束安装空间和系统成本。本文通过对上述理论知识的学习和掌握,提出符合课题设计要求的设计方案,主要做了以下几个方面的工作:1.分析本课题所需要做的工作,针对目标任务,提出并设计最为理想且经济的解决方案,即基于两总线节点的汽车车灯及仪表控制。2.分析汽车上所出现的各种传输信号及其特点,考虑各电子设备的安装位置,建立系统结构模型。3.根据上述结构模型,设计CAN通信智能节点的原理电路。针对不同的数据类型设计一些附加的接口电路,并就提高系统的抗干扰性采取了一些必要措施。4.详细设计并分析了CAN总线智能节点各线接口电路的输入及输出量。5.基于微控制器编写程序,并对其中一些模拟信号予以处理。同时根据SAE J1939协议,编写符合协议规则的CAN通信程序。6.对所设计的软硬件系统进行调试,利用车灯和车用仪表进行了实物验证。7.最后对整个系统开发进行了总结,并提出可行的改进和完善意见,并对本课题的后续发展和前景做出可行性分析。本文在CAN总线数据传输和控制方面做了一定的研究工作,为国内今后的汽车电子及CAN总线技术的发展及应用提供了一定的参考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 现场总线
  • 1.2 现场总线的发展
  • 1.2.1 基金会现场总线FF（Foundation Fieldbus）
  • 1.2.2 LonWorks
  • 1.2.3 PROFIBUS
  • 1.2.4 HART
  • 1.2.5 CAN（Controller Area Network）总线
  • 1.3 课题研究背景
  • 1.3.1 汽车车身控制电子技术
  • 1.3.2 现场总线的意义
  • 1.3.3 车灯控制系统利用CAN 总线的意义
  • 1.4 本课题的研究意义
  • 1.5 本课题所研究的主要内容和研究方法
  • 本章小结
  • 第二章 CAN 总线的基本工作原理
  • 2.1 CAN 协议的技术规范
  • 2.2 CAN 技术规范2.0A
  • 2.3 CAN 技术规范 2.0B
  • 2.4 CAN 总线的错误处理
  • 2.4.1 错误类型和界定
  • 2.4.2 CAN 总线的错误检查
  • 2.4.3 错误检测能力
  • 2.5 位定时与同步
  • 本章小结
  • 第三章 J1939 通信协议的分析
  • 3.1 J1939 通信协议总体介绍
  • 3.2 J1939 协议的特点
  • 3.3 J1939 通信协议系统结构
  • 3.4 J1939 协议主要单元和功能
  • 3.4.1 J1939 帧格式
  • 3.4.2 协议数据单元（PDU）
  • 3.4.3 J1939 通信方法
  • 3.4.4 传输协议功能
  • 3.5 本设计中利用J1939 协议的相关参数定义
  • 3.5.1 参数定义
  • 3.5.2 参数组定义
  • 本章小结
  • 第四章 系统与硬件设计
  • 4.1 系统可行性分析
  • 4.2 系统组成
  • 4.3 CAN 总线节点的硬件设计
  • 4.4 控制系统功能特点
  • 4.5 系统主要功能模块及芯片介绍
  • 4.5.1 电源部分
  • 4.5.2 CAN 驱动模块
  • 4.5.3 LIN 驱动模块
  • 4.5.4 BDM（背景调试模式）
  • 4.5.5 主芯片介绍
  • 4.5.6 开关输入信号
  • 4.5.7 模拟量输入信号
  • 4.5.8 车灯输出驱动
  • 4.5.9 指示灯驱动电路
  • 4.5.10 继电器驱动电路
  • 4.5.11 仪表驱动电路
  • 本章小结
  • 第五章 软件设计
  • 5.1 系统整体软件功能简介
  • 5.2 前端节点软件设计
  • 5.2.1 系统初始化设计
  • 5.2.2 PWM 波形输出程序
  • 5.2.3 通用I/O 端口开关信号的输入采集与输出控制
  • 5.2.4 PIT 实时中断控制程序
  • 5.2.5 CAN 数据接收和发送
  • 5.2.6 仪表控制
  • 5.2.7 输入开关控制
  • 5.2.8 输出警告灯控制
  • 5.3 通讯传输协议
  • 5.4 后端节点软件设计
  • 5.4.1 AD 模拟量输入采集
  • 本章小结
  • 第六章 测试
  • 6.1 前后端模块的固定与连接
  • 6.2 仪表测试
  • 6.3 CAN 总线通信总线信号分析
  • 6.4 CAN 总线数据的采集
  • 6.4.1 远程帧
  • 6.4.2 数据帧
  • 6.5 系统相关功能测试结果
  • 本章小结
  • 总结
  • 参考文献
  • 附录A 仪表测试数据表
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

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