汽车车身CAN网络系统的设计与实现

论文摘要

随着电子信息技术的飞速发展,越来越多的电子控制单元在汽车上得到了应用。大量电子控制单元的引入,使得汽车的动力性、操纵稳定性、经济性、安全性和环境友好性都得到了显著的提高。另一方面,它也带来了汽车线束的大量增加、汽车重量的上升等问题,而且电控单元相互之间数据的关联性使得传统的点对点的布线方式已经不能够满足要求。因此利用总线技术以改变现有汽车上点对点的通信模式成为一种迫切的需求。论文介绍了基于CAN总线的汽车车身控制系统的设计。详细地介绍了CAN2.0A/B协议标准的拓扑结构、分层模型、物理特性、通信机制和报文格式,及与其相关的应用比较广泛的应用层协议。在系统设计中,针对汽车车身系统提出了几种网络拓扑方案,并且选择了一种适合于本课题的系统方案。针对方案,根据模块化设计思想,设计了系统的软硬件以及根据SAE J1939协议设计了应用层协议。硬件方面主要进行了电源设计、信号量的采集设计、控制系统的设计、车灯车门的驱动设计和CAN接口的驱动设计,并且尽量考虑系统的可靠性。软件方面根据通信协议设计了系统的控制策略。针对汽车电子环境的复杂性,对系统硬件进行了抗干扰设计。最后根据设计的系统,通过电路设计和系统测试,建立了CAN车身网络的试验平台。通过测试,该系统各网络节点能够可靠地实现网络通信,并能够对车身电器进行网络化控制和反馈系统状态,而且可以实现车门防夹的功能。

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 汽车网络技术发展概论
• 1.2.1 汽车电子网络结构
• 1.2.2 汽车网络总线标准
• 1.2.3 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 控制器局域网CAN总线协议标准
• 2.1 CAN协议的主要技术特点
• 2.2 CAN协议的体系结构
• 2.2.1 CAN协议的分层结构
• 2.2.2 CAN总线的拓扑结构
• 2.3 CAN协议的标准规格
• 2.3.1 ISO标准化的CAN协议
• 2.3.2 CAN应用协议标准
• 2.4 CAN协议数据链路层
• 2.4.1 数据帧
• 2.4.2 远程帧
• 2.4.3 错误帧
• 2.4.4 过载帧
• 2.5 CAN协议物理层
• 2.5.1 CAN总线逻辑数值的表示
• 2.5.2 报文滤波
• 2.5.3 优先级的确定
• 2.5.4 位填充规则
• 2.5.5 位时序
• 2.5.6 取得同步的方法
• 2.6 SAE J1939 简介
• 2.7 本章小结
• 第3章 车身网络系统方案及功能实现
• 3.1 系统的设计原则
• 3.2 车身网络的控制对象
• 3.3 总体方案分析
• 3.4 节点功能描述
• 3.4.1 车身中央控制节点/网关
• 3.4.2 左前节点
• 3.4.3 右前节点
• 3.4.4 左后节点
• 3.4.5 右后节点
• 3.4.6 仪表显示节点
• 3.5 车身CAN网络系统功能实现
• 3.5.1 系统警示显示
• 3.5.2 智能控制
• 3.5.3 车灯控制
• 3.5.4 车窗控制
• 3.5.5 雨刮控制
• 3.5.6 仪表显示控制
• 3.5.7 电动后视镜的控制
• 3.6 车身CAN网络系统通信协议的制定
• 3.6.1 网络节点定义
• 3.6.2 CAN网络报文定义
• 3.7 本章小结
• 第4章 车身网络控制系统硬件设计与实现
• 4.1 车身节点控制器方案设计
• 4.1.1 网络节点硬件结构
• 4.1.2 各部分功能描述
• 4.2 核心板电路设计
• 4.2.1 逻辑控制单元模块
• 4.2.2 电源监测模块
• 4.2.3 CAN通信模块
• 4.2.4 RS232 通信接口
• 4.2.5 BDM（Background Debug Mode）编程接口模块
• 4.3 扩展板
• 4.3.1 电源管理模块
• 4.3.2 开关量采集模块
• 4.3.3 大功率驱动模块
• 4.3.4 车灯驱动模块
• 4.3.5 电机驱动模块
• 4.3.6 A/D转换模块
• 4.4 CAN网络系统的电磁兼容性
• 4.4.1 系统电磁兼容性分析
• 4.4.2 节点硬件抗干扰设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 车身CAN网络控制系统软件设计
• 5.1 系统软件开发环境
• 5.2 中央控制节点软件设计
• 5.2.1 主程序模块
• 5.2.2 初始化模块
• 5.2.3 CAN数据收发模块
• 5.2.4 开关量采集模块
• 5.2.5 开关量处理模块
• 5.2.6 CAN数据处理模块
• 5.3 车身节点软件设计
• 5.3.1 左前节点主程序
• 5.3.2 CAN数据处理模块
• 5.4 本章小结
• 第6章 车身网络系统测试与分析
• 6.1 CAN通信模块测试
• 6.2 开关量采集模块测试
• 6.3 车灯驱动模块测试
• 6.4 电机驱动模块
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢