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FlexRay/CAN网关在车载系统中的应用研究与实现

作　者: 丁海星
导　师: 陈光达
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 车载总线 FlexRay CAN 网关 MPC8245
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


伴随数据通信和控制技术的不断发展,车载电子设备逐渐向信息化、综合化和智能化方向发展。X-By-Wire技术的崛起,使得传统车载总线(CAN/LIN/MOST)已不能适应高性能节点的要求,而下一代总线FlexRay又由于高成本、高技术门槛难以在短时间内推广,因此FlexRay与CAN混合网络的应用将会越来越广泛,两个网络的信息交互就需要网关实现。目前国内的汽车行业中尚无FlexRay/CAN网关的具体应用,因此网关的研究与实现有着重要的意义。本文系统的介绍了网关模块的软硬件设计及整套组网解决方案。首先分析了ECU和主流的车载总线,接着详细阐述FlexRay和CAN总线协议及其特点,在此基础上基于嵌入式微处理器MPC8245和Xilinx的CPLD构建网关硬件平台。为保证实时性和稳定性,模块软件基于嵌入式实时操作系统VxWorks设计。组网过程使用Vector的网络设计工具生成网络参数,并通过CANoe.FlexRay仿真检查参数的合法性,验证确认后将参数导入实际节点搭建FlexRay网络环境。最后在完成CAN总线的收发测试后进行FlexRay/CAN网络综合测试,模拟真实环境参数验证测试网关模块和整个联合网络的功能和性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 课题的研究背景和意义  7-8
  1.2 ECU(电控单元)简介  8-9
  1.3 FlexRay总线和CAN总线现状及发展  9-10
    1.3.1 CAN总线现状及发展  9
    1.3.2 FlexRay总线现状及发展  9-10
  1.4 论文主要内容和组织结构  10-11
第二章 FlexRay、CAN总线协议介绍  11-27
  2.1 FlexRay总线及协议介绍  11-21
    2.1.1 FlexRay的网络拓扑和电气信号分析  12-13
    2.1.2 FlexRay传输机制  13-19
    2.1.3 FlexRay节点状态转换及启动过程  19-21
    2.1.4 FlexRay特性总结  21
  2.2 CAN总线及协议介绍  21-25
    2.2.1 CAN总线的分层结构  22-23
    2.2.2 CAN的帧类型  23-24
    2.2.3 CAN总线电气特性  24-25
    2.2.4 TTCAN简介  25
  2.3 本章小结  25-27
第三章 网关模块硬件设计  27-43
  3.1 硬件总体方案  27-28
  3.2 MCU电路及开发环境介绍  28-32
    3.2.1 MPC8245简介  28
    3.2.2 VxWorks体系架构及Tomado简介  28-29
    3.2.3 MPC8245部分电路设计  29-32
  3.3 FlexRay电路设计  32-34
    3.3.1 FlexRay相关芯片简介  32-33
    3.3.2 FlexRay接口硬件电路设计  33-34
  3.4 CAN电路设计  34-37
    3.4.1 CAN相关芯片简介  34-36
    3.4.2 CAN接口硬件电路设计  36-37
  3.5 CPLD简介及电路设计  37-38
  3.6 外围电路设计  38-42
    3.6.1 电源电路设计  38-39
    3.6.2 复位及看门狗电路设计  39-40
    3.6.3 串口电路设计  40
    3.6.4 连接器选择  40-42
  3.7 PCB设计设计注意事项  42
  3.8 本章小结  42-43
第四章 网关软件及逻辑设计  43-55
  4.1 逻辑设计及开发环境简介  43-47
    4.1.1 ISE及Verilog HDL简介  43-44
    4.1.2 网关模块逻辑设计  44-47
  4.2 网关模块软件设计  47-54
    4.2.1 FlexRay模块软件设计  48-51
    4.2.2 CAN模块软件设计  51-53
    4.2.3 网关调度程序设计  53-54
  4.3 本章小结  54-55
第五章 模块的调试及组网测试  55-61
  5.1 硬件调试注意事项  55-56
  5.2 模块软件调试  56-59
    5.2.1 FlexRay总线节点功能调试及组网测试  56-58
    5.2.2 CAN总线节点功能调试及组网测试  58
    5.2.3 FlexRay/CAN网络综合测试  58-59
  5.3 经验总结  59-60
  5.4 本章小结  60-61
第六章 总结与展望  61-63
  6.1 全文总结  61
  6.2 工作展望  61-63
致谢  63-65
参考文献  65-66

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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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