目录
摘要 ..................................................................................................................... I Abstract............................................................................................................ I I 第一章绪论 (1)
1.1课题的研究背景和意义 (1)
1.2 车载网络的概述 (1)
1.3CAN总线及CANopen协议的研究现状 (3)
1.4本文主要工作及章节安排 (4)
第二章车身控制系统的网络和控制方案 (6)
2.1 CAN总线概述 (6)
2.1.1 CAN总线协议的分层结构 (6)
2.1.2 CAN总线电平 (7)
2.1.3 CAN总线报文 (8)
2.1.4 CAN总线仲裁 (8)
2.2 车身控制系统的拓扑结构分析 (9)
2.3 车身控制系统需求分析 (10)
2.3.1 车身控制系统的通信需求 (10)
2.3.2 车身控制系统的功能需求 (10)
2.4 车身控制系统的控制方案 (11)
2.5 本章小结 (12)
第三章车身控制系统的CANopen协议 (13)
3.1 CANopen协议概述 (13)
3.1.1 CANopen协议集 (13)
3.1.2 CANopen通信协议模型 (13)
3.1.3 CANopen设备模型 (14)
3.1.4 CANopen对象字典 (15)
3.1.5 CANopen报文格式 (15)
3.1.6 CANopen通讯对象 (16)
3.2 车身控制系统CANopen协议设计 (23)
3.2.1 CANopen协议栈 (23)
3.2.2 车身控制系统CANopen协议实现 (24)
3.3 本章小结 (32)
第四章车身控制系统硬件电路设计 (33)
4.1 硬件电路整体架构 (33)
4.1.1 电源电路 (33)
4.1.2 最小系统电路 (34)
4.1.3 CAN总线传输介质及接口电路 (36)
4.1.4信号采集电路 (39)
4.1.5 功率驱动电路 (39)
4.2 硬件抗干扰设计 (41)
4.3 本章小结 (42)
第五章车身控制系统软件设计 (43)
5.1 系统软件总体设计 (43)
5.2 μC/OS-II操作系统分析 (43)
5.2.1 内核 (43)
5.2.2调度器 (44)
5.2.3 时钟 (44)
5.2.4 任务 (44)
5.3 操作系统的移植 (45)
5.4 BxCAN控制器 (46)
5.4.1 BxCAN控制器初始化 (46)
5.4.2 波特率设置 (47)
5.4.3 总线报文收发 (48)
5.5 μC/OS-II功能设计 (49)
5.6 本章小结 (51)
第六章系统测试 (52)
6.1 测试平台 (52)
6.2 CANopen通信测试 (53)
6.2.1 NMT报文测试 (53)
6.2.2 PDO报文测试 (53)
6.2.3 SDO报文测试 (54)
6.3 本章小结 (55)
总结与展望 (56)
致谢 (58)
参考文献 (59)
第一章绪论
第一章绪论
1.1课题的研究背景和意义
随着人们对汽车的安全、舒适和智能等要求的不断提高，现代汽车已不再仅仅只是一种简单的机械设备，而是由一系列以微处理器为核心构成的车载网络控制的机电产品。现代汽车正朝着智能化的方向快速发展[1~2]。采用传统的线束来实现电子控制单元间通信的方式已远远不能满足不断增加的电子控制单元间的通信对实时性要求，并带来了对汽车内部空间的占用、维修的困难和增加的车身重量带来的油耗增加等问题[3~4]。针对上述问题，众多的国际知名汽车制造厂商将车载网络技术应用到汽车控制当中。从工业应用领域过去二十多年来的应用量和接受程度来看，CAN总线无疑是最为成功的一种串行通信协议[5] 。是目前中高端汽车内部控制网络的主要总线协议[6]。有超过20家的半导体厂商正在制造和研发带有CAN接口的低成本控制器件。
根据ISO规定的OSI基本参照模型，CAN协议涵盖了参照模型中的数据链路层及物理层[7]，但并未对应用层做出具体的定义。目前关于CAN总线的应用层协议还未有统一的标准。CANopen协议由CiA组织进行标准的起草和审核工作[8]。CANopen协议集定义了基于CAN总线的分布式工业自动化系统的应用标准和CAN总线的应用层通信标准，保证了CANopen协议设备具有很强的通用性和互操作性[9]，得到了广泛的认可和大量的应用。
1.2 车载网络的概述
当前已有众多的汽车车载网络技术被成功的应用到了商用汽车领域。车载网络技术的应用领域非常的广阔，从最常见的汽车发动机电子控制系统到汽车的辅助驾驶系统和车载多媒体应用都有涉及。车载网络技术的使用解决了传统布线方式带来的种种问题，降低了成本同时提高了汽车的安全性和可维护性等[10~12]。根据车载网络的主要特点及其应用领域，我们将车载网络技术分为以下五类。汽车车载网络的分类如表1-1所示。
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