车身网络高层环境的设计与实现

论文摘要

在传统的汽车车身网络中,大量的电子控制单元使得汽车内部导线的数量大大增加由此导致有限的车内空间被繁多的线束占据。随着电子技术的发展,传统式车身通信网络不再适用,汽车上众多电子控制单元之间的信息交换可以采用高效的总线方式来实现。LIN总线正是为了解决汽车当中众多电子控制单元之间的数据交换而产生的串行数据通信协议。本文设计了一种分布式车身控制系统,用CAN/LIN总线网络取代了汽车车身上的传统通信网络。通过在车身上应用总线网络将会大大减少车内的线束,并加快消息的响应速度。在本设计中将高速CAN总线和LIN总线结合使用,有效降低了信息传输出错率和接口开发难度。本次设计的MCU选取的是Motorola公司提供的高性能的8位单片机MC9S08AW16和MC9S08DZ60,通过SCI通信实现LIN消息的发送和接收。在软件设计上,将C语言和汇编语言相结合进行底层驱动程序的开发,使软件的实现更加合理化。应用层软件设计上注重了实用性和可靠性,考虑到以后功能的扩展,在每个节点上都预留端口,为今后扩展功能提供方便。综合考虑到系统的低功耗设计和可靠性设计,对软件进行了优化和实时性分析,结合实际的车身网络控制系统,给出了主从节点进入低功耗模式的方法,利用LIN总线实现单节点到整个系统的唤醒。最后本文基于CAN/LIN总线的车载网络的结构,提出了一种车载网络系统的可靠性模型及容错策略。分析了传统的车载网络总线结构对车身网络系统的可靠性的影响。然后对车身网络功能进行分解,在各部分失效独立的假设前提下,运用概率统计理论建立了系统的可靠性模型。针对造成可靠性下降的关键网络环节利用非工作贮备系统模型进行改进,以提高车载网络的可靠性和容错性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 LIN总线通讯协议简介
• 2.1 LIN总线的发展及特点
• 2.1.1 发展背景
• 2.1.2 技术特点
• 2.2 LIN总线通讯机制
• 2.2.1 主机和从机
• 2.2.2 LIN报文帧
• 2.2.3 传输的数据及进度表
• 2.3 LIN通讯协议
• 2.3.1 报文传输时间
• 2.3.2 报文帧结构
• 2.4 LIN总线应用及其优势
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于LIN总线的车身控制系统
• 3.1 车身控制系统结构
• 3.2 系统节点介绍
• 3.2.1 车灯模块控制对象
• 3.2.2 车门模块控制对象
• 3.2.3 主控模块控制对象
• 3.3 车身控制系统具体功能描述
• 3.4 系统信号采集
• 3.4.1 车速和发动机信号采集
• 3.4.2 碰撞信号采集
• 3.4.3 开关按键信号采集
• 3.4.4 遥控信号
• 3.5 总线网络控制系统LIN消息定义
• 3.5.1 系统LIN消息帧规划
• 3.5.2 LIN通信速率
• 3.5.3 从机状态帧设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统高层应用软件设计与实现
• 4.1 开发环境CodeWarrior
• 4.2 主节点软件设计与实现
• 4.2.1 主节点实现方案
• 4.2.2 遥控锁控制流程
• 4.3 车灯节点应用软件实现方案
• 4.4 车门节点应用软件实现方案
• 4.4.1 中控门锁设计
• 4.4.2 后视镜节点设计
• 4.4.3 玻璃升降器操作控制流程
• 4.5 本章小节
• 第5章 低功耗设计及车载网络容错分析
• 5.1 系统的低功耗分析与设计
• 5.1.1 进入低功耗模式的方法
• 5.1.2 微控制器的低功耗
• 5.1.3 应用软件低功耗分析
• 5.1.4 低功耗的设计
• 5.2 车载网络容错分析
• 5.2.1 车载网络结构结构及功能分解
• 5.2.2 可靠性模型分析
• 5.2.3 基于可靠性框图的可靠性建模
• 5.2.4 车载网络可靠性数学模型
• 5.2.5 关键网络部件的容错策略模型
• 5.2.6 系统采取的容错策略
• 5.3 本章小节
• 第6章 车载路试试验
• 6.1 车身控制模块的固定与连接
• 6.2 系统测试及改进
• 6.2.1 硬件改进
• 6.2.2 软件优化
• 6.3 路试试验及目前进度
• 6.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢