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基于CAN总线的数据采集系统研究与开发

作　者: 易辉
导　师: 梁建武
学　校: 中南大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: CAN总线 CAN协议数据采集 CAN接口适配卡
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着汽车电子技术的飞速发展,汽车车身电子设备不断增加。传统的线束已远远不能满足复杂的控制系统要求。汽车CAN总线技术的引入给汽车电子控制技术带来了新的飞跃。车身采用CAN总线技术不仅满足了车身控制的功能要求,降低了成本,简化了车身冗余线束,而且实现了汽车控制系统的智能化和网络化。本文对现场控制总线技术进行了讨论,并对CAN总线控制协议进行了深入的探讨。主要研究了CAN网络协议的技术规范,简要介绍了CAN总线的一些基本概念和基本组织原则,描述了CAN的分层结构中的数据链路层和物理层,详细阐述了CAN总线的报文、帧格式、错误类型以及检测错误能力,并对CAN总线技术的现状与发展趋势进行了分析。本文针对CAN协议中节点的优先级动态分配算法进行了分析与改进,对CAN总线的主要组成器件CAN控制器和CAN收发器进行了选型,并分析了CAN控制器SJA1000和收发器PCA82C250的原理和应用,在此基础上提出了基于CAN总线的车辆数据采集系统的软硬件设计方案,设计出了最小系统节点数据采集系统和CAN总线适配卡。系统经调试后运行稳定可靠,达到了最初的设计要求。系统的硬件部分体积小巧,成本低廉,整个系统可靠性高,目标扩展性好,可以应用到基于CAN总线的其他网络系统中,实现对其内部网络监控和数据采集。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 现场总线技术概述  7-11
    1.1.1 现场总线技术的一些特征  8
    1.1.2 现场总线的种类  8-10
    1.1.3 几种常用现场总线比较  10-11
  1.2 课题背景与研究意义  11-13
  1.3 国内外研究现状  13-15
  1.4 本文研究的主要内容  15-16
第二章 CAN总线技术研究  16-28
  2.1 CAN总线的产生与发展  16-17
  2.2 CAN总线的特点  17-18
  2.3 CAN的功能结构与报文传输  18-21
    2.3.1 CAN的分层结构  18-19
    2.3.2 CAN的报文格式  19-20
    2.3.3 CAN总线编码方式  20-21
  2.4 CAN通信协议研究与分析  21-25
  2.5 CAN总线在汽车上的应用  25-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章基于CAN总线的数据采集系统整体框架设计  28-38
  3.1 最小系统节点硬件设计  28-34
    3.1.1 MCU选择及其外围接口  29
    3.1.2 开关量信号采集  29-31
    3.1.3 CAN通信部分电路设计  31-33
    3.1.4 调试接口电路  33-34
  3.2 CAN总线适配卡硬件设计  34-37
    3.2.1 8031与SJA1000电路  34-35
    3.2.2 双口RAM电路  35-37
  3.3 本章小结  37-38
第四章数据采集系统CAN协议改进及软件实现  38-55
  4.1 CAN协议优先级分配算法的一种改进与实现  38-43
    4.1.1 CAN协议的时延分析  38-39
    4.1.2 CAN协议中优先级的动态分配算法  39-40
    4.1.3 一种改进的优先级动态分配算法  40-41
    4.1.4 模拟仿真与结果分析  41-43
  4.2 系统软件设计  43-54
    4.2.1 GAL器件编程  43-44
    4.2.2 高级语言C51  44-45
    4.2.3 最小系统节点软件设计  45-51
    4.2.4 CAN适配卡部分软件设计  51-54
  4.3 本章小结  54-55
第五章总结与未来展望  55-57
  5.1 总结  55
  5.2 未来展望  55-57
附录部分  57-59
  附录一最小系统硬件电路图  57-58
  附录2 CAN总线适配卡电路图  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
攻读学位期间主要研究成果  64

基于CAN总线的数据采集系统研究与开发

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