基于J1939协议车载监控系统的研究

论文摘要

随着能源危机的加重和人们对汽车节能环保性能要求的提高,混合动力电动汽车相关的研发越来多地受到人们的重视。混合动力电动汽车作为新一代的先进车辆,其内部结构非常复杂,电子设备繁多,车内通讯网络作为各个电子设备交换信息的通道,它的研究与设计是整车研发的一个重要的部分,而车载监控系统能提供友好的人机交互界面,从而提高车辆的通讯可靠性和运行安全性,所以这部分的研究非常有实际意义。本文首先对混合动力汽车的内部通讯网络进行了研究,在理解汽车行业通用的SAE J1939通讯协议的基础上,设计并搭建了整车内部的通讯网络。针对车内主要部件设计了一种简单可靠的典型通讯节点,主要工作包括通讯节点硬件结构的设计和相关通讯软件的编写。通过实验结果验证了车内各个节点在此网络中可以进行快速有效的信息交换。通过汽车安全性和车载网络通讯性能的研究,本文提出了提高车载网络通讯性能的几点措施,接着给出了混合动力汽车车载监控系统的设计方案和功能要求。选用三星公司的一款ARM处理器作为主处理芯片,根据系统的功能要求进行了硬件电路的整体设计和优化,并搭建完成了监控系统的硬件平台。在此基础上,本文进行了针对于该硬件平台的嵌入式操作系统(Windows CE)的设计和系统镜像编译生成,这部分的重点是BSP的修改和通讯模块驱动程序的设计。最后根据系统的具体功能要求进行了上层应用软件的设计和实现,主要包括数据处理软件和车况显示软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混合动力汽车的发展现状
• 1.2.2 车载通讯网络的发展现状
• 1.2.3 车载监控系统的发展现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 HEV通讯网络的研究与实现
• 2.1 HEV总线通讯协议研究
• 2.1.1 CAN总线协议
• 2.1.2 车辆通讯的核心——SAE J1939
• 2.2 HEV通讯网络结构
• 2.3 HEV通讯节点的设计与实现
• 2.3.1 通讯节点的物理层设计
• 2.3.2 通讯节点的数据链路层设计
• 2.3.3 通讯功能测试
• 2.4 本章小结
• 第3章 HEV车辆安全与监控系统
• 3.1 HEV 车辆安全性
• 3.2 HEV通讯性能研究
• 3.2.1 总线通讯的实时性和可靠性
• 3.2.2 冗余总线通讯机制
• 3.2.3 通讯总线的电磁兼容
• 3.3 主动安全技术与车况监控
• 3.4 车载监控系统的设计要求
• 3.5 本章小结
• 第4章 HEV车载监控系统硬件设计
• 4.1 S3C2451 处理器简介
• 4.2 监控系统主体硬件设计
• 4.2.1 电源模块设计
• 4.2.2 存储及接口模块设计
• 4.3 通讯模块电路设计
• 4.3.1 SJA1000 简介
• 4.3.2 通讯模块硬件主体设计
• 4.3.3 通讯模块逻辑电路设计
• 4.4 超级电容模块
• 4.5 硬件实现
• 4.6 本章小结
• 第5章 HEV车载监控系统的软件设计
• 5.1 嵌入式操作系统
• 5.2 Win CE 的BSP修改及系统镜像生成
• 5.3 流驱动简介及其架构
• 5.4 CAN驱动程序的设计
• 5.4.1 SJA1000 相关函数的设计
• 5.4.2 虚拟内存地址映射
• 5.4.3 驱动流接口函数的设计
• 5.4.4 BSP驱动相关文件的修改
• 5.4.5 CAN驱动程序的工作流程
• 5.5 监控软件需求分析及其架构
• 5.6 监控软件的设计与实现
• 5.6.1 数据处理软件的设计
• 5.6.2 车况与通讯显示软件的设计
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢