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汽车CAN总线通信网络可视化仿真和监控系统设计

作　者: 王明霞
导　师: 徐志良；彭富明
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 汽车通信网络 CAN总线可视化仿真实时监控应用层协议
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 249次
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内容摘要

继德国博世公司在上世纪八十年代提出汽车CAN总线通信网络的概念以后,经过二十多年技术上的更新换代和应用上的发展进步,CAN总线已经成为汽车内部网络通信的主流方式。但是由于其特有的协议格式和应用层协议不开放不统一的特点,直到现在,也没有完全统一的应用层通信协议。各个有实力的汽车生产厂家一般都凭借自己特有的技术并结合自己的车型来制定出适合本公司使用的应用层协议。国内对CAN的研究和应用相对来说比较晚,现在还处于发展的初级阶段,许多方面需要很多的研究机构或高校进行研究才能取得长足的发展和推广应用。本课题即是在此背景下对CAN总线通信协议进行了深入研究,并基于VC++6.0开发了CAN总线通信协议的可视化操作试验平台。此平台可对CAN总线通信进行仿真,并可对实际车型的CAN总线通信系统进行实时的监控。另外,仿真平台开放了CAN总线上层应用层协议的制定,可根据用户需求,在基于CAN总线通信数据格式和通信原则的条件下制定多个应用层协议,在仿真平台上观察其通信状况。除此之外,针对CAN总线通信速度快,数据多的特点,软件平台设计了数据库,可实时的对通信数据进行存储,以便对试验进行记录和分析。另外,本课题完成了CAN转USB硬件接口板的设计。通过此接口板,可以将所设计开发的可视化监控平台与实际车载通信系统进行连接和调试。由于时间和试验条件有限,对实际系统的调试本阶段只做了对上海大众生产的宝来汽车舒适系统试验平台的监控和分析。试验证明,本系统有很强的实用性、灵活性,通信可靠并且可对CAN总线通信数据进行处理。CAN总线通信在国外的应用已经比较成熟,相比而言,国内近年的国产车虽然已有了很大的进步和发展,但总体上在车载通信网络方面还是比较落后,国产车大部分还是采用传统的通信方式。因此,加强这方面的科研力度和教育力度已经是一个紧迫而必要的任务。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 课题研究背景  8
  1.2 课题研究的目的和意义  8-9
  1.3 国内外发展现状  9-10
  1.4 课题来源及研究的主要内容和方法  10-11
2 CAN总线通信协议介绍  11-19
  2.1 汽车通信控制局域网分类  11-12
  2.2 CAN总线通信协介绍  12-14
    2.2.1 CAN总线的基本概念  12-14
  2.3 报文分类和格式  14-16
  2.4 通信的错误检测和处理机制  16-18
    2.4.1 CAN中的错误类型  16-17
    2.4.2 故障界定  17-18
  2.5 本章小结  18-19
3 CAN-USB硬件通讯模块设计  19-32
  3.1 设计背景  19
  3.2 硬件电路设计  19-26
    3.2.1 主要器件的选择  19-22
    3.2.2 硬件设计整体描述  22-23
    3.2.3 硬件电路设计  23-26
    3.2.4 整体电路原理图  26
  3.3 软件设计  26-31
    3.3.1 软件总体设计  26-27
    3.3.2 微控制器固件设计  27-30
    3.3.3 USB驱动程序设计  30-31
  3.4 本章小结  31-32
4 软件仿真平台的设计与实现  32-52
  4.1 软件平台总体设计  32-41
    4.1.1 控制节点的仿真  32-33
    4.1.2 CAN数据帧生成和发送模块设计  33-34
    4.1.3 CAN数据接收模块设计  34-35
    4.1.4 数据帧处理模块设计  35-36
    4.1.5 差错控制算法设计  36-37
    4.1.6 总线状态的模拟  37-39
    4.1.7 信息标识符及优先级分配原则  39-40
    4.1.8 波特率的设置  40
    4.1.9 各个模块通信示例  40-41
  4.2 仿真平台低速 CAN通信模块设计  41-46
    4.2.1 节点 ID的分配  41
    4.2.2 应用层协议数据的设计  41-42
    4.2.3 车门模块的设计  42-45
    4.2.4 后视镜、后备箱模块设计  45-46
  4.3 仿真平台高速 CAN仿真模块设计  46
  4.4 低速与高速适配模块的设计  46-48
  4.5 仿真平台运行  48-51
    4.5.1 正常数据帧  49
    4.5.2 总线竞争  49-50
    4.5.3 CRC校验错误仿真  50
    4.5.4 其他错误仿真  50-51
  4.6 本章小结  51-52
5 监控平台的设计与系统调试  52-62
  5.1 试验平台简介  52-53
  5.2 可视化监控平台的设计与实现  53-60
    5.2.1 监控平台总体设计  55-56
    5.2.2 数据收发接口设计  56-58
    5.2.3 数据收发模块设计  58-59
    5.2.4 可视化部分设计  59-60
  5.3 试验平台网络数据帧分析  60-61
    5.3.1 数据分析  60-61
    5.3.2 测试结论  61
  5.4 本章小结  61-62
6 总结与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录I CAN-USB电路原理图  67-68

汽车CAN总线通信网络可视化仿真和监控系统设计

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