基于4G网络和CAN总线的车辆在线故障诊断系统设计与实现
发布时间：2021-02-27 03:15
随着汽车工业和物联网的快速发展,汽车作为人们出行的必备交通工具,必定会融入物联网的时代潮流中。目前车辆内部搭载了越来越多的电子控制系统,而车载控制终端通过一系列传感器和CAN总线来监测汽车的整体情况,这使得车辆的性能得到极大提升,但与此同时汽车的电控结构和线路也越来越复杂。一些电子部件的增加使得汽车出现故障的概率相对增大,而且部分故障原因由于缺少数据难以找出。通过无线通信技术可以传输车辆实时数据至远程服务器,针对车辆故障信息提供相应部件的历史与实时数据,实现对车辆的远程监测与在线故障诊断功能。本设计结合使用CAN总线技术、4G通信数据传输技术、GB/T32960标准协议、汽车故障诊断协议,完成了汽车在线故障诊断系统的研究工作。本文首先分析系统功能需求,完成整体结构设计,然后针对关键功能包括数据采集、远程通信、服务器架构进行方案设计,并依据现有协议制定了本设计中远程数据传输中的通信协议和车辆故障诊断协议。对于传输中使用的加密算法和服务器端进行故障预警的数据分析方法,本文通过修改算法对实现过程进行优化并仿真测试其实用性。完成方案设计后进行系统的软硬件设计,硬件部分主要是在车辆内安装的车载终...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 汽车故障诊断系统研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题来源和主要研究内容
1.4 论文结构安排
2 车辆在线故障诊断系统方案设计
2.1 系统总体结构设计
2.2 车辆数据采集方案设计
2.2.1 CAN总线介绍
2.2.2 目标车辆CAN协议
2.3 故障码信息获取方法
2.4 远程通信方案设计
2.4.1 GB/T32960 标准定义的通信协议与数据格式
2.4.2 数据格式的修改优化
2.5 数据加密处理方案
2.5.1 AES128 加密算法介绍
2.5.2 AES算法数学基础
2.5.3 AES算法步骤分析
2.5.4 AES128 加密算法的运行模式
2.5.5 AES128 加密算法实现的优化
2.6 服务器端方案设计
2.7 胎压监测报警方案设计
2.8 本章小结
3 系统硬件设计
3.1 硬件总体设计
3.2 微控制器及其最小电路设计
3.2.1 LPC1758 芯片简介
3.2.2 最小系统电路设计
3.3 CAN通讯电路设计
3.4 SIM7600CE电路设计
3.5 电源系统电路设计
3.6 本章小结
4 车载终端软件设计
4.1 车载终端软件设计方案
4.2 μC/OS-Ⅱ实时操作系统简介
4.2.1 μC/OS-Ⅱ的移植过程
4.2.2 μC/OS-Ⅱ的任务管理
4.2.3 μC/OS-Ⅱ操作系统的任务同步机制与通信方式
4.3 车载端系统任务设计
4.3.1 系统任务规划及通信管理
4.3.2 CAN数据采集与打包程序设计
4.3.3 4G发送任务设计
4.3.4 GPS接收任务设计
4.3.5 SD卡存储任务设计
4.4 本章小结
5 远程服务器设计
5.1 整体结构设计
5.1.1 功能需求分析
5.1.2 数据库设计
5.2 功能实现方案
5.2.1 用户登陆与车辆添加
5.2.2 车辆数据接收与存储
5.2.3 数据显示与故障诊断
5.3 部署服务器
5.4 本章小结
6 在线故障诊断系统测试
6.1 4G和 GPS功能测试
6.2 CAN数据采集功能测试
6.3 实车测试
6.3.1 登录与实时数据传输
6.3.2 数据分析显示
6.3.3 报警信息与故障码显示
6.3.4 胎压数据监测与报警
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录
B. 作者在攻读学位期间参与发表专利目录
C. 作者在攻读学位期间参加的科技竞赛目录
D. 学位论文数据集
致谢
本文编号：3053603
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 汽车故障诊断系统研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题来源和主要研究内容
1.4 论文结构安排
2 车辆在线故障诊断系统方案设计
2.1 系统总体结构设计
2.2 车辆数据采集方案设计
2.2.1 CAN总线介绍
2.2.2 目标车辆CAN协议
2.3 故障码信息获取方法
2.4 远程通信方案设计
2.4.1 GB/T32960 标准定义的通信协议与数据格式
2.4.2 数据格式的修改优化
2.5 数据加密处理方案
2.5.1 AES128 加密算法介绍
2.5.2 AES算法数学基础
2.5.3 AES算法步骤分析
2.5.4 AES128 加密算法的运行模式
2.5.5 AES128 加密算法实现的优化
2.6 服务器端方案设计
2.7 胎压监测报警方案设计
2.8 本章小结
3 系统硬件设计
3.1 硬件总体设计
3.2 微控制器及其最小电路设计
3.2.1 LPC1758 芯片简介
3.2.2 最小系统电路设计
3.3 CAN通讯电路设计
3.4 SIM7600CE电路设计
3.5 电源系统电路设计
3.6 本章小结
4 车载终端软件设计
4.1 车载终端软件设计方案
4.2 μC/OS-Ⅱ实时操作系统简介
4.2.1 μC/OS-Ⅱ的移植过程
4.2.2 μC/OS-Ⅱ的任务管理
4.2.3 μC/OS-Ⅱ操作系统的任务同步机制与通信方式
4.3 车载端系统任务设计
4.3.1 系统任务规划及通信管理
4.3.2 CAN数据采集与打包程序设计
4.3.3 4G发送任务设计
4.3.4 GPS接收任务设计
4.3.5 SD卡存储任务设计
4.4 本章小结
5 远程服务器设计
5.1 整体结构设计
5.1.1 功能需求分析
5.1.2 数据库设计
5.2 功能实现方案
5.2.1 用户登陆与车辆添加
5.2.2 车辆数据接收与存储
5.2.3 数据显示与故障诊断
5.3 部署服务器
5.4 本章小结
6 在线故障诊断系统测试
6.1 4G和 GPS功能测试
6.2 CAN数据采集功能测试
6.3 实车测试
6.3.1 登录与实时数据传输
6.3.2 数据分析显示
6.3.3 报警信息与故障码显示
6.3.4 胎压数据监测与报警
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录
B. 作者在攻读学位期间参与发表专利目录
C. 作者在攻读学位期间参加的科技竞赛目录
D. 学位论文数据集
致谢
本文编号：3053603
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