CAN-FlexRay总线在车载系统中的组网研究与设计

发布时间：2020-09-01 11:56

　　随着汽车电子化程度与日俱增,应用在汽车上的电子控制单元也逐渐增多,车载通信系统正在向着信息化、智能化的方向发展。汽车总线控制作为车载通信信息系统内的主要组成部分,对车载通信系统实时处理各种数据信息起到关键作用,保证了车辆运行的稳定性与可靠性。目前主要应用在车载通信系统中的总线有LIN总线、CAN总裁、FlexRay总线,根据这三种类型总线的不同特点分别应用在汽车的不同部位,组成整个车载通信系统。若汽车内各个总线通信系统分别是独立封闭的网络系统,将不利于汽车向信息化和智能化方向发展。因此,设计出不同汽车总线网络间数据能够互相传输的方案,对车载网络向信息化和智能化方向发展具有重要意义。本文致力于对汽车CAN总线和FlexRay总线组网设计的研究,在深入分析了CAN总线协议和FlexRay总线协议之后,分别给出硬件和软件上的设计方案,实现CAN-FlexRay总线的组网设计。本文首先讨论了车载通信系统对汽车发展所起到的重要作用,从总线发展的角度论证了总线技术对车载通信系统带来的重要意义。深入的分析了CAN总线协议特点以及FlexRay总线协议特点后,在硬件电路模块选择高性能的微控制器MC9S12XF512作为协议转换的核心,并搭载外围电路、总线驱动器以及总线收发器设计出CAN总线节点和FlexRay总线节点,软件上采用模块化编程思想,设计出了CAN总线和FlexRay总线的组网程序,最后进行组网测试分析,基本达到了设计的预期要求。并针对数据转发存在的延迟问题采用了改进的加权轮转调度算法,使数据转发效率得到提升。本文设计方案对汽车CAN总线和FlexRay总线的组网研究提供了理论依据及参考价值。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.6
【部分图文】：

时隙,部件,动态段

数据帧 CRC 的计算，应严格按照总线上的传输顺序，依次从起始段的起直到净荷段的最后一个字节结束，全部都要带入 CRC 计算多项式中进行点在发送帧 CRC 时，按照重要性依次递减的方式，最重要的位首先会被[34]。lexRay 通信模式FlexRay 协议中规定 FlexRay 通信是以周期循环的方式进行的，一个完整期包含静态段、动态段、符号窗和网络空闲时间四个部分。FlexRay 最是基于时间触发方式进行传输的，每个节点都分配有属于自己的时隙应用节点都会在其时隙到达的时刻发送报文且知道在何时接收属于自，这就需要系统描述参数——比如波特率、时隙数目、时隙长度、以及动态段的报文分配情况，这些都会在系统初始化的过程中被定义，时隙分配图如图 2.9 所示。

信息传输模式,动态段,总线

图 2.11 FlexRay 动态段信息传输模式2.4 本章小节本章首先介绍了几种常见的车载网络的拓扑结构，如总线型、星型、和混合型，并针对每一种网络结构特征进行了详细分析，以便于我们理解车载系统中所应用的分布式网络结构。然后分别介绍了 CAN 总线和 FlexRay 总线两种不同总线的数据帧格式，对 CAN 总线的传输特点和 FlexRay 总线的通信模式进行了仔细研究。为论文中后续的 CAN 总线和 FlexRay 总线的组网设计打下理论基础。

外围电路

在信号 RxD（如果实现了 Rx_EN）没有切换到逻辑低电平且总线驱动器没有以一种特殊的唤醒事件供电的情况下，完全由 VBAT 供电时，总线驱动器应该能够识别此状况并进入 BD_Standby 模式。3.3 微控器外围电路3.3.1 复位电路和时钟电路如图 3.5 所示为主控芯片 MC9S12XF512 的外围的电路，主要有系统电源管理模块、全局时钟发生模块、复位电路等组成。其功能是实现通信系统对外部 AD信号的实时采集、记录以及对看门狗电路的控制等功能，其中微控制器MC9S12XF512 在整个通信系统中处于中枢地位，整个总线组网通信的每个环节都必须有该微控制器参与。时钟模块选择用 16M 的有源晶振，并以其固定频率来锁定片内集成的压控振荡器的震荡频率，工作时的芯片内部时钟需要用 PLL 锁相环与压控振荡器把该频率提高到 40MHz,从而有效的降低电磁干扰。

【参考文献】