新能源汽车CAN通信系统的设计与实现

发布时间：2017-10-30 19:13

  本文关键词：新能源汽车CAN通信系统的设计与实现

  更多相关文章： CAN通信技术 新能源电动汽车 电池管理系统

【摘要】：传统的汽车内电气信号的连接都是以线束连接的方式才得以应用的,随着汽车功能的不断增多,汽车内需要安装的节点以及需要传递的数据信息就会变得多,因此连接这些节点和数据信息的线束就会变得多。最终导致车身系统中需要布置大量的线束,成本越来越高,环保和可持续发展也越来越难以实现,更重要的是妨碍了汽车在通信上的可靠性。CAN协议的一个突出优势就是同新型的通信数据模块来进行编码,以替代普通的站式地址编码。正是由于这种优势的存在,轻松地实现了网络上的节点在数量上可以不受任何的约束。节约资源和绿色环保是减少我国石化原料的消耗量和减少二氧化碳排放量的有效途径之一,各级政府和部门对新能源汽车都给予相当高的重视和关注。本文首先对CAN总线通信技术做了比较详细的介绍,对在通信过程中的标准帧结构、扩展帧结构以及4种帧类型与结构进行了分析,对在通信过程中的错误检测、错误标定、应答、仲裁、同步及通信协议进行了大量的理论研究。接下来对新能源汽车CAN通信系统各个子节点进行功能了解和需求分析,主要从系统的拓扑性需求、性能需求、应用层需求进行分析,并得出了相应的分析结果。基于以上的研究分析工作,设计了整车的CAN通信系统的拓扑结构,为满足性能和应用层需求分别对CAN节点硬件和软件进行设计,硬件设计包含MCU选择及相关控制寄存器配置,软件设计则是重点对电池管理系统模块及功能进行设计,根据当代新能源汽车通信标准,对电池管理系统模块通信协议和相关信号扩展帧格式及数据帧数据段每一位进行设计和编排。本文最后对CAN通信系统进行实现与调试,通过对寄存器的配置、复位和中断向量、设置波特率、中断方式、定义协议标准,首先完成对CAN节点的初始化,接下来分别对接收端和发送端各MCU进行开发,最终实现MSCAN模块通信并显示通信数据。实验的结果和效果都与最初目的和预期效果相吻合,通过设计新能源CAN通信系统,以及最终对实验的调试与实现,为CAN总线技术在汽车制造领域的成功应用提供了较为可靠的例子,更为重要的是这也成为CAN总线通信技术在现实应用方面的一个依据。
【关键词】：CAN通信技术 新能源电动汽车 电池管理系统
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-17
• 1.1 课题的研究背景及意义13-14
• 1.2 CAN总线在国内外的发展现状14-16
• 1.2.1 国外研究发展现状14-15
• 1.2.2 国内发展现状15-16
• 1.3 论文主要内容16-17
• 第2章 CAN总线技术介绍17-28
• 2.1 CAN总线概述17
• 2.2 CAN总线的特点17-18
• 2.3 CAN协议的通信过程18-19
• 2.4 报文格式及传输19-23
• 2.4.1 数据帧19-20
• 2.4.2 远程帧20-21
• 2.4.3 错误帧21-22
• 2.4.4 过载帧22
• 2.4.5 帧间空间22-23
• 2.4.6 报文校验23
• 2.4.7 位流编码23
• 2.5 错误处理23-24
• 2.5.1 错误检测23-24
• 2.5.2 错误标定24
• 2.6 故障界定24-25
• 2.7 同步25-26
• 2.7.1 同步类型25-26
• 2.7.2 同步原则26
• 2.8 位定时要求26-27
• 2.9 本章小结27-28
• 第3章 新能源汽车CAN通信系统的需求分析与设计28-52
• 3.1 新能源汽车CAN通信系统需求分析28-33
• 3.1.1 系统拓扑需求分析28-29
• 3.1.2 系统性能需求分析29-31
• 3.1.3 系统应用层需求分析31-33
• 3.2 新能源汽车CAN通信系统的硬件设计33-38
• 3.2.1 总线拓扑结构的设计33-34
• 3.2.2 CAN节点硬件的MCU选择34-35
• 3.2.3 CAN通信节点控制器35
• 3.2.4 MSCAN相关控制寄存器配置35-38
• 3.3 新能源汽车CAN通信系统的软件设计38-51
• 3.3.1 CAN通信系统的总体设计39
• 3.3.2 CAN总线通信应用层工作原理39-41
• 3.3.3 电池管理系统设计41-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 CAN通信系统实现与调试52-63
• 4.1 CAN系统的硬件构成52-54
• 4.2 CAN系统软件实现54-57
• 4.2.1 开发工具的介绍54
• 4.2.2 系统配置及设备驱动54-56
• 4.2.3 系统主程序流程56-57
• 4.2.4 MSCAN初始化软件实现57
• 4.3 MSCAN模块通信实现及显示57-60
• 4.3.1 LCD12864显示屏显示流程57
• 4.3.2 系统发送消息流程57-59
• 4.3.3 系统接收消息流程59-60
• 4.4 CAN通信系统的调试60-62
• 4.4.1 CAN通信系统整体实物图60-61
• 4.4.2 CAN通信程序的运行与调试状态61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第5章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63
• 5.2 展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-67

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