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基于FlexRay/CAN网关的汽车网络数据转换研究和实现

作　者: 刘梦阳
导　师: 韩江洪
学　校: 合肥工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 车载网络 CAN FlexRay 网关 数据转换 系统实现
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 283次
引　用: 7次
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内容摘要


随着汽车电子技术的不断发展,现场总线技术被越来越广泛的应用于汽车网络。但是,至今仍没有一个通信网络可以完全满足未来汽车的有关成本和性能的所有要求。因此,仍将继续采用多种协议来实现未来汽车上的联网[1]。CAN总线是当前汽车网络主流的协议,被广泛应用于汽车中所使用的电子控制系统中。新一代总线FlexRay是高速串行通信的汽车网络,它的带宽高、可靠性高、灵活、实时性强的特点,可以很好地满足现代车载控制系统的强实时需求,可以运用在汽车网络中高可靠性和安全性部分[2],如动力、底盘系统。在汽车车载网络中,CAN与FlexRay混合网络的使用将会越来越广泛,不同网络间信息之间的交互就要靠FlexRay网关来实现。本文以广东省教育部产学研结合项目为依托,广泛收集国内外研究资料和信息,对CAN、FlexRay网关在汽车网络应用上做了深入的研究与分析。首先,分析汽车网络协议的特点,在对车载高、中、低速网络的代表FlexRay、CAN、LIN总线进行介绍后,研究了几种常见的应用在车载网络上的网关,总结得出车载网关设计的基本步骤方法和需要解决的关键问题。接下来对车载FlexRay/CAN混合网络网关中的关键问题-数据转换和数据调度问题就行研究,并提出多队列混合调度算法以提高网关效率,同时使用排队论对算法建模,验证算法效率,并使用车载网络仿真工具CANoe进行仿真。最后,详细说明了车载网络中FlexRay/CAN网关系统的实现,重点阐述了网关的整体功能架构及软硬件设计方案。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 课题研究背景  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
    1.2.1 汽车总线研究现状  13-14
    1.2.2 汽车网关研究现状  14-15
  1.3 本文课题来源以及主要研究内容和结构  15-17
    1.3.1 课题来源  15
    1.3.2 本文主要研究内容和结构  15-17
第二章 汽车总线综述  17-31
  2.1 汽车网络系统特点及分析  17-18
  2.2 部分常见汽车总线协议分析  18-27
    2.2.1 CAN 总线协议分析  18-20
    2.2.2 LIN 总线协议分析  20-22
    2.2.3 FlexRay 总线协议分析  22-25
    2.2.4 FlexRay 与CAN 的对比分析  25-27
  2.3 汽车总线分类  27-29
  2.4 汽车总线拓扑  29-31
第三章 汽车网关技术研究  31-42
  3.1 汽车网关性能要求  31
  3.2 常见汽车网关设计实现研究  31-40
    3.2.1 CAN-MOST 网关设计与实现技术  32-35
    3.2.2 CAN-LIN 网关设计与实现技术  35-40
  3.3 汽车网关技术分析  40-42
    3.3.1 汽车网关实现过程概括  40-41
    3.3.2 FlexRay-CAN 网关关键问题  41-42
第四章 FlexRay-CAN 网关数据转发方法  42-53
  4.1 数据调度方法研究  42-45
    4.1.1 调度相关概念  42-43
    4.1.2 EDF 调度算法简介  43-44
    4.1.3 WRR 算法简介  44-45
  4.2 FlexRay-CAN 网关中的多队列消息处理方法研究  45-52
    4.2.1 多队列消息处理方法  45-46
    4.2.2 队列转发效率分析  46-48
    4.2.3 仿真与结果分析  48-52
  4.3 本章总结  52-53
第五章FlexRay-CAN 网关设计  53-63
  5.1 网关系统整体架构设计  53-54
  5.2 网关硬件设计  54-58
    5.2.1 主要硬件芯片简介  54-56
    5.2.2 网关硬件详细设计  56-58
  5.3 网关软件设计  58-62
  5.4 本章总结  62-63
第六章 总结和展望  63-65
  6.1 论文总结  63
  6.2 进一步工作  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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