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基于CAN总线的汽车控制系统的研究

作　者: 宁涛
导　师: 方锡邦
学　校: 合肥工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: 汽车CAN总线车门 SAE J1939协议上位机
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着现代汽车的不断发展,汽车内部电子设备也不断的增加,这使得汽车的动力性、经济性、操作性和舒适性大大提高的同时,越来越多的线束也增加了车内布线的难度,并且也增加了整车的重量。同时,传统的点对点的信息交换的方式也越来越不能满足现代汽车所要求的实时通信,以及通信的可靠,稳定。在这样的背景下,汽车CAN总线技术应运而生。CAN总线技术应用于汽车的电气控制就可以解决这些问题,也是目前国内外汽车制造商大力开发和正在使用的新技术。本文分析了当前国内外汽车网络技术的应用和发展状况,深入研究了CAN总线的特点,通信原理和技术规范,分析了基于CAN总线的具体的应用层协议-SAE J1939协议。通过对CAN总线技术的掌握,根据系统的所要实现功能的要求,设计了用于汽车车门系统的控制策略。根据SAE J1939协议的要求和规范,制定了一套完整的专门用于车门控制的通信协议。针对于车门控制系统所要实现的功能要求,对该系统的硬件和软件两个方面进行了精心的设计。利用上位机作为仿真节点,并通过仿真软件和USB-CAN接口适配器与控制系统相连,对该车门控制系统进行测试。最后通过实验验证,车门控制系统能够满足所设计的功能要求,实现了稳定的数据传输。本论文将CAN总线用于汽车车门的控制中,不仅满足现代化车门控制的要求,而且简化了汽车的线束,减轻了汽车的重量,使得控制的可靠性、稳定性、燃油经济性都得到了很大的提高。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-14
第一章绪论  14-21
  1.1 引言  14-15
  1.2 汽车CAN总线的国内外发展及现状  15-16
    1.2.1 汽车CAN总线在国外的发展状况  15-16
    1.2.2 汽车CAN总线在国内的发展状况  16
  1.3 汽车总线技术  16-19
    1.3.1 A类总线  17-18
    1.3.2 B类总线  18
    1.3.3 C类总线  18-19
  1.4 本课题研究的主要内容及意义  19-20
  1.5 本章小结  20-21
第二章汽车CAN总线技术的研究  21-31
  2.1 CAN总线的特点  21
  2.2 CAN总线的位数表示  21-22
  2.3 CAN总线的基本概念  22-24
    2.3.1 CAN的分层结构  22-23
    2.3.2 报文  23
    2.3.3 优先权  23
    2.3.4 仲裁  23-24
    2.3.5 安全性  24
    2.3.6 总线值的表示  24
    2.3.7 应答  24
  2.4 报文的传输  24-29
    2.4.1 报文的帧格式  24-25
    2.4.2 帧类型  25-29
  2.5 错误处理与故障界定  29-30
    2.5.1 错误类型  29-30
    2.5.2 故障界定  30
    2.5.3 标称位时间  30
  2.6 本章小结  30-31
第三章 SAE-J1939协议的研究  31-38
  3.1 SAE-J1939协议的产生  31
  3.2 SAE-J1939协议的通信原理  31-35
    3.2.1 报文的格式  31-33
    3.2.2 参数群编号(PGN)  33
    3.2.3 消息的类型  33-35
  3.3 网络管理层分析  35-37
    3.3.1 网络节点名字规定  35
    3.3.2 网络节点地址  35-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章汽车车门控制系统的设计与实现  38-60
  4.1 控制策略的设计  38-39
    4.1.1 汽车车门控制系统节点的组成  38
    4.1.2 汽车车门系统控制策略设计  38-39
  4.2 汽车车门控制系统通信协议设计  39-42
    4.2.1 车门控制系统各节点的网络地址分配  39
    4.2.2 车门控制系统CAN网络通信协议的具体实现  39-42
  4.3 车门控制系统硬件设计  42-53
    4.3.1 控制方案的确定  42
    4.3.2 微控制器的选择  42-43
    4.3.3 CAN总线控制器的选择  43-45
    4.3.4 CAN总线收发器的选择  45-46
    4.3.5 车门控制系统各模块电路设计  46-53
      4.3.5.1 电源模块电路设计  46-47
      4.3.5.2 时钟和复位模块电路设计  47
      4.3.5.3 CAN总线智能节点通信模块电路设计  47-48
      4.3.5.4 车窗控制模块电路设计  48-50
      4.3.5.5 门锁控制模块电路设计  50-51
      4.3.5.6 后视镜控制模块电路设计  51-52
      4.3.5.7 开关检测模块电路设计  52-53
  4.4 车门控制系统软件设计  53-57
    4.4.1 CAN模块软件设计  54-56
      4.4.1.1 初始化  54
      4.4.1.2 节点报文发送程序  54-55
      4.4.1.3 节点报文接收程序  55-56
    4.4.2 控制模块程序设计  56-57
  4.5 系统的抗干扰设计  57-59
    4.5.1 系统硬件抗干扰设计  57-58
    4.5.2 系统软件抗干扰设计  58-59
  4.6 本章小结  59-60
第五章系统测试  60-64
  5.1 测试方案的确定  60
  5.2 系统测试实验  60-62
  5.3 实验结果  62-63
  5.4 本章小结  63-64
第六章总结与展望  64-66
  6.1 总结  64
  6.2 论文创新点  64-65
  6.3 展望  65-66
参考文献  66-69
硕士期间发表的论文  69

基于CAN总线的汽车控制系统的研究

内容摘要

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