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基于CAN总线的纯电动汽车网络通信的研究

作　者: 蔡丽香
导　师: 万晓凤
学　校: 南昌大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: CAN总线总线网络调度嵌入式操作系统 53C2440A
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着石油危机的加剧以及生态环境的恶化,具有节能、环保优点的纯电动汽车已经成为汽车行业发展的必然趋势。为此,稳定、可靠、先进的汽车车载网络通信技术已经成为该领域研究的重点,研究意义显得非常重大。本课题以提高电动汽车运行效率以及对车辆状态实时检测为目的,进行了有关CAN总线通信的车载网络的研究,完成了对CAN总线网络节点信息的实时监测,实现了车载显示的试验平台的设计。汽车车载网络主要依据CAN总线来实现。CAN总线节点主要包括电机控制单元、电池管理系统单元和车内其它一些小功率的供电设备单元。中央处理器通过CAN总线收发节点上的重要信息,将信息发送给网络节点进行控制和处理的同时,接收来自网络节点上的信息并进行判断处理。同时,利用串行通信接口将网络上的主要节点信息(车速、里程、电池余量等)用LCD液晶显示屏显示出来,实现对车载信息直观、人性化、实时地显示和监测。本文研究了汽车网络技术、CAN总线协议规范、CAN总线调度方法等车载网络的相关内容。利用SUMSUNG公司的S3C2440A芯片作为主控制器,在嵌入式系统下,对整车网络进行了软硬件的设计调试工作,并完成了图形显示界面的设计,最后进行了试验平台的设计以及对所做工作的验证。所做工作基本达到了预期的效果,实现了纯电动汽车仪表的智能化、网络化。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-16
  1.1 电动汽车技术概述  9-10
  1.2 课题研究的背景、功能和意义  10-12
    1.2.1 课题背景  10-11
    1.2.2 课题功能  11
    1.2.3 课题意义  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-15
    1.3.1 国外研究现状  12-13
    1.3.2 国内研究现状  13-15
  1.4 本课题主要研究内容  15-16
第2章纯电动汽车网络通信技术综述  16-29
  2.1 汽车车载网络分类  16-18
  2.2 控制器局域网  18-21
    2.2.1 CAN总线的特点  18-19
    2.2.2 CAN总线的分层结构  19-21
  2.3 CAN总线位定时分析  21-26
    2.3.1 位定时原理  21
    2.3.2 CAN的位周期  21-22
    2.3.3 位定时寄存器的配置  22-24
    2.3.4 振荡器容差  24-25
    2.3.5 传输延迟  25
    2.3.6 同步  25-26
  2.4 CAN总线位定时参数设计  26-28
    2.4.1 位定时参数的计算规则  26-27
    2.4.2 课题参数的确定  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章纯电动汽车通信网络的综合设计  29-48
  3.1 纯电动汽车的网络结构  29-31
  3.2 CAN网络节点设计及CAN总线收发信号  31
  3.3 纯电动汽车CAN总线应用层协议的制定  31-37
    3.3.1 SAEJ1939协议的编码方法  31-34
    3.3.2 网络节点的地址与名称  34-35
    3.3.3 车载通信网络信息的ID分配  35-37
  3.4 纯电动汽车CAN总线调度算法研究  37-42
    3.4.1 基本调度算法  37-39
    3.4.2 改进后的混合调度算法  39-40
    3.4.3 两种算法的对比研究  40-42
  3.5 调度算法仿真分析  42-47
    3.5.1 搭建仿真模型  42-46
    3.5.2 仿真结果分析  46-47
    3.5.3 算法小结  47
  3.6 本章小结  47-48
第4章系统硬件设计  48-60
  4.1 最小系统设计  48-55
    4.1.1 主控芯片选型  48-50
    4.1.2 电源接口电路  50-51
    4.1.3 以太网调试接口电路  51-53
    4.1.4 USB接口电路  53
    4.1.5 SDRAM存储电路  53-54
    4.1.6 复位与晶振电路  54-55
  4.2 人机交互界面设计  55-57
    4.2.1 LCD接口电路  55-56
    4.2.2 触摸屏驱动电路  56-57
  4.3 CAN总线控制模块  57-59
    4.3.1 CAN控制器模块的选择  57-58
    4.3.2 CAN模块硬件连接图  58-59
  4.4 实际电路板  59
  4.5 本章小结  59-60
第5章系统软件设计  60-73
  5.1 软件开发平台的搭建  60-63
    5.1.1 构建交叉编译环境  60-61
    5.1.2 ARM linux内核的编译和裁剪  61-62
    5.1.3 Bootloader的移植  62-63
  5.2 CAN总线通信程序  63-68
    5.2.1 系统初始化程序  63-65
    5.2.2 CAN总线发送中断子程序  65-67
    5.2.3 CAN总线接收中断子程序  67-68
  5.3 LCD液晶显示的软件设计  68-69
  5.4 QT/Embedded图形界面系统的开发  69-72
    5.4.1 建立QT/Embedded开发环境  69-70
    5.4.2 安装包的解压安装  70-71
    5.4.3 库和字体的移植  71-72
  5.5 本章小结  72-73
第6章车载试验分析及显示结果  73-78
  6.1 试验平台的组成  73-74
  6.2 通信试验结果  74-77
    6.2.1 CAN波形  74-75
    6.2.2 通信结果  75-76
    6.2.3 系统显示结果  76-77
  6.3 本章小结  77-78
第7章总结与展望  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-83
附录A 整体电路设计图  83-84
附录B LCD液晶显示部分程序  84-87
附录C 实验ARM板  87-88
攻读学位期间的研究成果  88

基于CAN总线的纯电动汽车网络通信的研究

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