车载网络FlexRay在线控制动系统中的应用与研究

发布时间：2017-05-19 17:06

  本文关键词：车载网络FlexRay在线控制动系统中的应用与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 汽车电子化是当前汽车技术发展的必然趋势。继电子技术在发动机、变速器、转向器和悬架等系统中得到广泛应用之后,汽车制动系统也有了飞速的发展,未来的制动系统将转变成没有机械和液压后备、完全由电驱动的线控制动系统(Brake-By-Wire,简称BBW系统)。它具有响应快速而准确、质量轻和维修方便等优点。是当前汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一。 对BBW系统来说,数据的实时性、安全性和可靠性是必须解决的关键问题。本文首先对各类现有车载网络的特点进行了分析,并结合BBW系统的性能要求,选用符合SAE C类标准的FlexRay协议作为通信协议对系统进行研究与应用。 其次,在对BBW系统进行系统功能建模与分解的基础上,利用故障模式与效果(FMEA)和故障树(FTA)综合分析法对BBW系统进行可靠性分析,提出了一种双冗余容错结构,研究结果表明该结构可满足系统可靠性要求。 然后,根据FlexRay总线的特点和容错机制对BBW系统的网络拓扑结构进行优化,提出了较为理想的结构——双主动星型连接器结构,与总线结构相比,该结构具有故障隔离作用,提高了系统的可靠性;针对该系统,且考虑到信息在不同节点上的共享性,搭建了FlexRay网络传递采集的输入信号,并制定相应的FlexRay总线应用层定义,使各个节点接收FlexRay网络的信息,完成线控制动功能,最终实现数据安全、可靠的传输。 最后,本文选用MC9S12XF512单片机、MFR4200通信控制器和TJA1080总线驱动器进行硬件设计,构造BBW系统的主控节点,并对其外围接口电路进行设计,从而实现数据的接收与发送。并针对上文所制定的FlexRay应用层协议和硬件设计对相关的软件流程进行了设计。
【关键词】：线控制动系统 FlexRay 容错 网络拓扑 可靠性分析
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 车载网络概述9-13
• 1.1.1 车载网络的产生及发展过程9-12
• 1.1.2 车载网络的分类12-13
• 1.2 汽车制动系统的发展趋势13-14
• 1.3 BBW 系统对总线技术的基本要求14-15
• 1.4 本文的研究内容15-16
• 第2章 基于可靠性分析和容错技术的BBW 系统冗余结构设计16-33
• 2.1 BBW 系统的工作原理16-17
• 2.2 BBW 系统的非冗余结构及功能描述17-19
• 2.2.1 功能建模17-18
• 2.2.2 功能分解18-19
• 2.2.3 BBW 系统的非冗余结构19
• 2.3 基于FMEA 和FTA 的BBW 可靠性综合分析法19-30
• 2.3.1 基于FMEA 法的BBW 系统的可靠性分析21-24
• 2.3.2 基于FTA 法的BBW 系统的可靠性分析24-30
• 2.4 BBW 系统的容错技术30-32
• 2.4.1 容错技术概述30-31
• 2.4.2 基于可靠性分析和容错技术的BBW 系统冗余结构设计31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 车载网络FLEXRAY 及其容错机制33-43
• 3.1 FLEXRAY 的特性分析33-34
• 3.2 FLEXRAY 节点结构34
• 3.3 FLEXRAY 通信协议功能和机制分析34-41
• 3.3.1 FlexRay 通信协议流程34-35
• 3.3.2 媒体访问方式35-36
• 3.3.3 数据帧36-38
• 3.3.5 时钟同步38-39
• 3.3.6 FlexRay 的运行状态39-40
• 3.3.7 FlexRay 的网络拓扑结构40-41
• 3.4 FLEXRAY 协议对 BBW 系统故障的处理能力41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于FLEXRAY 协议的BBW 系统的整体实现43-57
• 4.1 基于FLEXRAY 的网络拓扑结构43-47
• 4.1.1 总线型网络拓扑结构43-44
• 4.1.2 对角线型网络拓扑结构44-45
• 4.1.3 星型网络拓扑结构45-47
• 4.2 基于FLEXRAY 协议的 BBW 系统的通信协议的定制47-56
• 4.2.2 FlexRay 总线应用层对标识符设定49-51
• 4.2.3 FlexRay 总线应用层对数据的设定51-53
• 4.2.4 集群节点的时隙分配53-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 BBW 系统典型节点的设计与实现57-72
• 5.1 BBW 系统主控节点各部件的选取57-60
• 5.1.1 MC9S12XF512 单片机的特点57-58
• 5.1.2 MFR4200 通信控制器的特点58-59
• 5.1.3 各类传感器选择59-60
• 5.2 BBW 系统主控节点基本组成单元60-61
• 5.3 BBW 系统主控节点的硬件设计61-65
• 5.4 传感器接口设计65-66
• 5.5 人机接口电路设计66-67
• 5.6 BBW 系统节点的软件设计67-71
• 5.6.1 初始化子程序67-68
• 5.6.2 主程序流程68
• 5.6.3 踏板信号处理模块68-70
• 5.6.4 轮速信号采集模块70
• 5.6.5 FlexRay 数据通信流程70-71
• 5.7 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘祥志;毛成勇;张瑞锋;王知学;刘晓建;;基于FlexRay的线控制动系统的研究[J];山东科学;2010年03期

2 韩强;牛德青;李林珊;岳曾敬;;FlexRay总线动态段传输延迟概率模型[J];兵工自动化;2011年02期

3 明平顺;周明应;高美芹;;车载网络FlexRay拓扑结构的优化[J];武汉理工大学学报;2007年01期

4 袁晓红;钟伟;何耀华;;线控技术在汽车ABS中的应用[J];拖拉机与农用运输车;2007年03期

5 刘欣;杨志家;;FlexRay通信控制器收发功能的研究和实现[J];微计算机信息;2007年17期

6 刘晓岩;;汽车电子应用中的线控技术[J];中国科技信息;2009年06期

7 黄源;彭晓燕;谭震;;线控制动系统制动力分配策略的研究与仿真[J];计算机仿真;2011年10期

8 纪光霁;万茂松;;汽车ECU通讯新平台——FlexRay(V2.1)协议规范[J];汽车电器;2006年10期

9 黄新春;康会峰;李海凤;;基于FLEXRAY总线的装载机线控转向系统研究[J];计算机测量与控制;2010年03期

10 高美芹;明平顺;周明应;;车载网络FlexRay及其在线控制动系统中的应用[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 吕京建;夏飞;孙磊;尚夏;宋建中;;影响未来汽车工业发展的汽车计算平台——FlexRay技术综述[A];中国汽车工程学会汽车电子技术分会第七届（2006）年会暨学术研讨会论文集[C];2006年

2 任秀丽;张翠华;;实时嵌入式系统总线的容错技术[A];第七届青年学术会议论文集[C];2005年

3 胡伟;付世生;熊小猛;;汽车总线通信技术的原理和应用[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 黄丽;具FlexRay界面的博世ESP至尊版首次应用于制动控制系统[N];中国工业报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 何磊;基于FlexRay总线的线控转向系统双电机控制方法研究[D];吉林大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄雯;基于FlexRay高速总线的变电站底层通信技术研究[D];上海电力学院;2010年

2 董晓丹;车载网络FlexRay在线控制动系统中的应用与研究[D];湖南大学;2009年

3 杨华;基于FlexRay总线的线控转向系统研究[D];湖南大学;2011年

4 谢徐俊;基于FlexRay总线的线控转向系统控制器网络结构研究与实现[D];吉林大学;2012年

5 王虹;汽车总线FlexRay网络通信的FreeRTOS系统实现[D];华南理工大学;2011年

6 王鹏杰;FlexRay总线平台构建及性能研究[D];武汉理工大学;2012年

7 尹晓娜;基于混合遗传算法的FlexRay总线静态段实时调度研究[D];东北大学;2009年

8 姜文超;基于量子框架的多总线交换机系统设计[D];山东大学;2009年

9 施海;基于车载网络的多模态信息采集系统[D];重庆大学;2006年

10 陈涛;基于FlexRay的刹车节点实现[D];吉林大学;2010年

  本文关键词：车载网络FlexRay在线控制动系统中的应用与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：379252