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基于Linux和CAN总线的重型卡车监测系统设计

作　者: 吴晓娜
导　师: 王雪梅
学　校: 西南交通大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 车载网络 CAN总线嵌入式Linux 图形用户界面MiniGUI
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 130次
引　用: 2次
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内容摘要

随着我国国民经济的发展和生活水平的提高,人们对重型卡车的安全性、舒适性和可靠性提出了越来越高的要求。现实生活中因重型卡车行车时造成的交通事故,给人民生命财产安全造成了巨大损失。随着汽车网络技术的快速发展,采用汽车网络技术构成的分布式状态监测系统成为保证重型卡车安全运行的一种有效技术措施。分布式状态监测系统能够实时地监测和记录卡车运行时的多种信息,包括：发动机工况、车辆行驶中的技术参数、仪表显示信息、制动系统工作状况、拖车工况等,这些信息不仅为驾驶员判断是否发生故障以及发生故障的状况提供了依据,而且为运输公司的经营和事故处理提供依据。分布式状态监测系统的设计对于保证行车安全、及时处理现场故障起到了重要作用。基于此,论文设计了一个基于CAN总线的分布式重型卡车状态监测系统,监测系统由采用独立网段的牵引车系统和拖车系统组成。牵引车网段中的网络互连ECU一方面负责接收本网段上传的来自电子控制单元ECU的监测数据,另一方面负责对拖车系统中的网络互连ECU进行轮询,接收拖车系统的监测数据。论文对电子控制单元ECU和网络互连ECU进行了硬件电路设计和电路板制作。电子控制单元ECU采用AT89C51单片机作为微处理器,设计了数据采集模块、开关量输入模块以及CAN通信模块。网络互连ECU采用核心板和扩展板相结合的结构形式,以嵌入式微处理器S3C2410A为核心,设计了SDRAM、NORFlash、NAND Flash、JTAG接口、以太网接口、RS232接口、CAN接口、液晶显示模块以及电压转换模块等。在硬件设计的基础上,论文还进行了整个监测系统的软件设计。以嵌入式Linux操作系统为软件平台,完成了各功能模块设计,具体包括数据采集程序设计、CAN驱动程序设计以及基于MiniGUI的重型卡车状态监测界面设计。整个系统实现了对卡车运行时信息的采集、存储、通信以及显示的基本功能。完成整个监测系统的软硬件设计后,在车辆实验室进行了系统调试和实验。实验结果表明,监测系统能够实时记录卡车的状态信息,并据此进行相应的故障判断,同时在液晶屏的人机界面上显示出故障信息。论文设计的重型卡车状态监测系统是合理的、可行的。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-28
  1.1 论文的选题背景  12-13
  1.2 车载网络信息系统的国内外发展现状  13-16
    1.2.1 车载网络信息系统的国外发展现状  13-16
    1.2.2 车载网络信息系统的国内发展现状  16
  1.3 CAN通信及SAEJ1939协议介绍  16-20
    1.3.1 CAN总线主要特征  16-17
    1.3.2 CAN报文的帧结构  17-18
    1.3.3 SAEJ1939协议  18-20
  1.4 重型卡车监测系统的国内外发展现状  20-23
    1.4.1 重型卡车监测系统的国外发展现状  21-22
    1.4.2 重型卡车监测系统的国内发展现状  22-23
  1.5 嵌入式技术在车载网络信息系统中的应用  23-27
    1.5.1 嵌入式系统的特点  23-24
    1.5.2 嵌入式处理器介绍  24-25
    1.5.3 嵌入式操作系统的选型  25-27
  1.6 论文的主要内容  27-28
第2章重型卡车监测系统总体方案设计  28-33
  2.1 重型卡车网络监测系统的总体结构  28-29
  2.2 电子控制单元ECU的功能结构  29-30
  2.3 网络互连ECU的功能结构  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章重型卡车监测系统硬件设计  33-48
  3.1 电子控制单元ECU硬件设计  33-38
    3.1.1 电源电路  33-34
    3.1.2 复位电路  34-35
    3.1.3 数据采集电路  35-36
    3.1.4 开关量输入电路  36-37
    3.1.5 CAN通信电路  37-38
  3.2 网络互连ECU硬件设计  38-47
    3.2.1 S3C2410A处理器介绍  38-40
    3.2.2 电源电路  40-41
    3.2.3 复位电路  41-42
    3.2.4 时钟电路  42-43
    3.2.5 FLASH存储电路  43-44
    3.2.6 SDRAM存储电路  44
    3.2.7 JTAG接口电路  44-45
    3.2.8 RS232接口电路  45
    3.2.9 彩色液晶屏驱动电路  45-46
    3.2.10 以太网接口电路  46-47
    3.2.11 CAN接口电路  47
  3.3 本章小结  47-48
第4章电子控制单元ECU软件设计  48-54
  4.1 数据采集程序设计  48-49
  4.2 CAN通信软件设计  49-53
    4.2.1 CAN的报文滤波技术  49-50
    4.2.2 CAN控制器初始化程序设计  50-51
    4.2.3 CAN发送和接收程序设计  51-53
  4.3 本章小结  53-54
第5章网络互连ECU软件设计  54-79
  5.1 构建嵌入式Linux开发平台  54-58
    5.1.1 建立交叉编译环境  54-56
    5.1.2 安装NFS根文件系统  56-58
  5.2 构建嵌入式Linux目标平台  58-62
    5.2.1 Bootloader的移植  58-59
    5.2.2 Linux内核和文件系统的移植  59-62
  5.3 嵌入式Linux设备驱动程序开发  62-64
    5.3.1 设备驱动概述  62-63
    5.3.2 嵌入式Linux的内核空间和用户空间  63-64
  5.4 CAN总线驱动程序开发  64-70
    5.4.1 CAN驱动程序的结构设计  64-65
    5.4.2 CAN设备的注册和注销  65-66
    5.4.3 CAN驱动程序的中断处理  66-67
    5.4.4 CAN驱动程序read、write函数的实现  67-69
    5.4.5 CAN驱动程序的加载  69-70
  5.5 基于MiniGUI的人机用户界面设计  70-78
    5.5.1 嵌入式图形用户界面MiniGUI简介  70-71
    5.5.2 建立MiniGUI交叉编译环境  71-74
    5.5.3 MiniGUI应用程序的开发  74-76
    5.5.4 MiniGUI在ARM平台的移植  76-78
  5.6 本章小结  78-79
第6章嵌入式CAN通信实验研究  79-84
  6.1 嵌入式CAN通信实验系统组成  79
  6.2 实验调试步骤和方法  79-83
  6.3 本章小结  83-84
结论  84-86
致谢  86-87
参考文献  87-90
攻读硕士学位期间发表的论文  90-91

基于Linux和CAN总线的重型卡车监测系统设计

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