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基于CAN/LIN总线的车身控制系统的设计与研究

作　者: 张以磊
导　师: 董小瑞
学　校: 中北大学
专　业: 车辆工程
关键词: 车身控制系统 CAN/LIN混合网络网关报文帧转换
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着信息技术的飞速发展，汽车功能越来越完善，汽车设计也更加人性化。汽车内电气设备数量的成倍增加，使得各设备之间的连接和通信越来越困难。如何解决电气设备的增加与设备间通信质量差、传输速率慢的矛盾已成为汽车电子工程师们亟待解决的一个问题。本文在研究了CAN总线、LIN总线的理论基础上，设计了一种CAN/LIN混合网络车身控制系统，选取相关节点连接到该系统，并通过实验验证了该系统的可行性。本文的主要工作如下：1.根据汽车车载网络技术的网络类型和传输方式，结合车身控制系统的国内外发展状况总结出车身控制系统未来的发展趋势。深入研究CAN总线和LIN总线的协议规范，其中包括它们各自的分层结构、组网方式和报文传输机制。2.通过对混合网络车身控制系统设计方案的对比，确定CAN/LIN混合网络车身控制系统作为最终执行方案。在最终方案的基础上，对CAN/LIN车身控制系统的硬件进行设计。硬件设计包括混合网络网关节点和LIN从机节点的设计，其中包括重要的节点控制策略问题。对混合网络网关节点和LIN从机节点进行软件设计，重点解决网关对CAN/LIN报文帧的相互转化问题。3.运用LabVIEW设计了可以对CAN报文进行收发管理的可视化操作界面，结合本文设计的混合网络车身控制系统进一步搭建了CAN/LIN混合网络车身控制系统的完整实验平台，完成了车身控制系统的控制功能实验。实验表明，车身控制系统控制性能良好。本文研究的CAN/LIN混合网络车身控制系统为车身控制系统的研发提供了良好的范例。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
    1.1.1 课题研究背景  10-11
    1.1.2 研究的目的与意义  11
  1.2 汽车车载网络技术概述  11-15
    1.2.1 汽车网络信息传输系统的方式  12
    1.2.2 汽车车载网络的类型  12-15
  1.3 车身控制系统国内外发展状况及发展趋势  15-16
    1.3.1 混合网络车身控制系统国内外发展状况  15-16
    1.3.2 混合网络车身控制系统未来发展趋势  16
  1.4 本文的任务和目标  16-18
第二章 CAN 总线和 LIN 总线的协议规范  18-30
  2.1 CAN 总线概述  18-25
    2.1.1 CAN 总线的特性  18
    2.1.2 CAN 控制器和收发器  18-19
    2.1.3 CAN 的分层结构  19-20
    2.1.4 CAN 的数据链路层  20-23
    2.1.5 CAN 的错误管理与异常操作  23-25
  2.2 LIN 总线概述  25-30
    2.2.1 LIN 总线概念及特点  25-26
    2.2.2 与 LIN 有关的名词解释及分层结构  26
    2.2.3 报文传输  26-27
    2.2.4 LIN 总线驱动函数  27-30
第三章车身控制系统总体设计方案  30-37
  3.1 车身控制系统的控制对象  31-32
  3.2 对传统 CAN 车身车身控制系统的分析  32-33
  3.3 CAN/LIN 车身控制系统的方案分析  33-34
  3.4 最终方案  34-35
  3.5 CAN/LIN 控制网络的网关模型  35-37
第四章 CAN/LIN 车身控制网络的硬件设计  37-61
  4.1 车窗和车灯的控制策略  37-39
  4.2 CAN/LIN 混合网络的硬件设计  39-46
    4.2.1 混合网络网关的原理设计  39-40
    4.2.2 网关核心微控制器的设计  40-44
    4.2.3 从机节点微控制器的设计  44-46
  4.3 网关节点和从机节点功能模块的原理设计  46-58
    4.3.1 电源转换电路的原理设计  46-47
    4.3.2 相关芯片的功能介绍  47-52
    4.3.3 CAN 收发器模块通信电路设计  52-53
    4.3.4 LIN 收发器模块通信电路设计  53-54
    4.3.5 LIN 从机节点控制的电控车窗的设计  54-56
    4.3.6 LIN 从机节点控制的电控车灯的设计  56-58
  4.4 硬件的电磁兼容性设计  58-61
    4.4.1 汽车系统产生电磁干扰的原因  59-60
    4.4.2 车身控制系统中对抗电磁干扰的措施  60-61
第五章 CAN/LIN 车身控制网络的软件设计  61-71
  5.1 软件开发环境 CodeWarrior Development Studio For S12 简介  61-64
  5.2 软件开发环境 Keil uvision2 简介  64
  5.3 CAN/LIN 混合网络网关节点的软件设计  64-67
  5.4 网关对 CAN/LIN 报文帧的相互转换  67-71
第六章 CAN/LIN 混合网络车身控制系统的功能测验  71-79
  6.1 LabVIEW 虚拟仪器技术  71-75
    6.1.1 LabVIEW 虚拟仪器简介  71
    6.1.2 LabVIEW 应用于 CAN/LIN 混合车身控制系统  71-72
    6.1.3 LabVIEW 软件设计中的关键技术  72-75
  6.2 CAN 卡  75
  6.3 CAN/LIN 混合网络车身控制系统实验测试  75-79
第七章总结与展望  79-81
参考文献  81-86
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  86-87
致谢  87-88

基于CAN/LIN总线的车身控制系统的设计与研究

内容摘要

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