某C级乘用车车身网关系统设计与研究

发布时间：2017-09-12 00:44

  本文关键词：某C级乘用车车身网关系统设计与研究

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【摘要】：当前汽车行业发展迅速,人们对汽车的要求已经不再是早期的代步工具,对舒适性和娱乐性的要求也越来越高。随着电子行业尤其是芯片领域的高集成度和专用芯片的飞速发展,越来越多娱乐系统和安全舒适系等电子产品应用汽车上。除了舒适安全的驾乘感受外,迫于环境保护的压力OEM整车厂对节能、环保等方面投入也日趋增加,因此汽车传感器,执行器、控制单元模块及车载信息娱乐设备被广泛应用到汽车设计当中。为了满足消费者和政府部门的要求,汽车电子产品数量和种类不断增多,不同子网的产品的增加使整车网络更复杂化。为了保证了不同标准的子网间的信息交互和共享对车身网关的要求越来越高。本文针对国内某C级乘用车的实际开发经验,基于CAN网络设计了车身网关系统。按照项目的设计要求,参考CAN总线技术规范并结合CAN总线的特点实现了不同子网的实时性通信。文中车身网关主要实现了动力CAN、信息CAN、仪表CAN、舒适CAN和诊断CAN五个CAN网络和一个LIN网络的信息交互。因为不同子网的存在,网关系统通过路由功能可以实现不同子网间的数据共享,为防止不同网络总线的影响,网关系统必须隔离不同子网。这样既可以降低整车网络的数据量,又可以实现信息共享,满足CAN网络的标准化和实时性的要求。本文首先基于CAN2.0和LIN2.0规范,详细介绍CAN/LIN总线的原理,包括总线特点、传输机制、报文格式等。根据CAN/LIN总线的通信特点,基于飞思卡尔专用的16位微控制器,英飞凌的基础芯片,设计了高低速CAN网关控制器、总线状态管理模块、电源模块、CAN LIN收发器等硬件电路。考虑到实际工程应用的要求增加了端口静电保护电路、过载保护电路、EMC改善电路,并详细描述电路的各组成部分。基于高速CAN网关的硬件平台,开发了设备底层驱动软件,并详细说明了CAN/LIN报文转换的实现过程。制定了各节点通信的应用层协议。并采用了项目开发的TOS程序架构,结合实际情况,将车身网关系统的软件架构进行了重构。最终完成了硬件、软件设计和集成测试。本方案已成功应用于某C级乘用车,完成了其车身网关系统的设计及验证工作。
【关键词】：车身网关 CAN/LIN总线 汽车仪表 车载娱乐 汽车网络
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.67
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 车身网关系统概况11-12
• 1.2 国内车身网关系统的发展历史及趋势12-13
• 1.3 车身网关对整车性能的影响13-14
• 1.4 本文的研究内容及意义14-15
• 第2章 CAN/LIN总线技术15-19
• 2.1 CAN总线技术15-17
• 2.1.1 CAN总线的分层结构15-16
• 2.1.2 CAN的特点16
• 2.1.3 CAN报文传输协议16-17
• 2.2 LIN总线技术17
• 2.3 本章小结17-19
• 第3章 车身网关硬件系统架构19-31
• 3.1 车身网关系统设计目标19-20
• 3.2 车身网关系统关键器件选型20-22
• 3.3 系统硬件架构22-24
• 3.4 系统信号分配24
• 3.5 子模块详细原理24-30
• 3.5.1 MCU最小系统24-25
• 3.5.2 看门狗电路25-26
• 3.5.3 电源模块26-27
• 3.5.4 CAN、LIN收发器27-29
• 3.5.5 系统PCB设计29-30
• 3.6 本章小结30-31
• 第4章 车身网关系统的软件架构31-69
• 4.1 车车身网关系统软件设计目标31
• 4.2 车身网关系统软件设计平台31-35
• 4.2.1 TOS分层说明31-32
• 4.2.2 TOS任务状态32-33
• 4.2.3 TOS系统常用API函数33-34
• 4.2.4 车身网关软件架构34-35
• 4.3 车身网关系统软件详细设计35-50
• 4.3.1 系统开发环境35-37
• 4.3.2 系统API函数37-50
• 4.4 车身网关路由功能50-53
• 4.4.1 消息路由设计51-52
• 4.4.2 信号路由设计52
• 4.4.3 总线优先级定义52-53
• 4.5 网关路由的实时性分析53-55
• 4.6 调度优化算法设计55-56
• 4.7 车身网关通信协议56-59
• 4.7.1 数据传输顺序57
• 4.7.2 数据传输格式57-59
• 4.8 网关系统状态管理59-68
• 4.8.1 网关系统电源管理59-60
• 4.8.2 网关系统工作模式管理60-61
• 4.8.3 系统网络管理61-63
• 4.8.4 车身网关的休眠与唤醒设计63-65
• 4.8.5 系统失效模式65-68
• 4.9 本章小结68-69
• 第5章 系统集成测试69-81
• 5.1 网关测试工具介绍69-70
• 5.2 车身CAN网关功能测试及分析70-78
• 5.2.1 网关系统硬件测试71-74
• 5.2.2 CANoe总线测试环境的建立74-78
• 5.3 本章小结78-81
• 第6章 全文总结与展望81-83
• 6.1 全文总结81
• 6.2 全文展望81-83
• 参考文献83-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 葛清志;张向文;许勇;;基于CAN总线和SP30传感器的胎压检测系统设计[J];仪表技术与传感器;2009年07期

2 付秀霞,庞彦斌;基于状态模型的CAN总线系统的仿真[J];北京化工大学学报(自然科学版);2005年04期

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本文编号：834093