高速车载网络控制系统研究与设计

发布时间：2017-09-30 16:14

  本文关键词：高速车载网络控制系统研究与设计

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【摘要】：车载网络系统是现代汽车电子的重要组成部分,传统的车载网络如CAN、LIN等由于自身的一些特点,在某些场合已经无法满足当前汽车安全性和内外大量信息交换的需要,因此,新型的车载网络总线FlexRay应用而生[1]。本文致力于高速车载网络控制系统的研究与设计,在分析FlexRay网络协议的基础上通过模块化的设计思想搭建了FlexRay网络应用原型系统,以模拟高速车载网络控制系统的总线通信。该系统采用飞思卡尔公司的MC9S12XF512芯片作为节点主控制器,驱动器采用恩智浦公司的TJA1080芯片实现数据双通道冗余传输,软件上使用飞思卡尔公司推出的CodeWarrior编程开发工具对网络节点底层驱动程序进行编写。然后以网络应用原型系统为平台对FlexRay网络性能进行了评估和测试,主要对网络实时性,带宽利用率进行了分析,测试结果满足Flex Ray2.1传输协议。最后针对FlexRay网络静态段调度算法进行了分析研究,通过对静态段载荷长度与带宽利用率数学模型参数优化,实现网络带宽利用率的提高。在搭建FlexRay网络应用原型系统过程中,设计了FlexRay最小通信系统,该系统提供功能扩展接口,方便功能扩充,具有一定价值。本文设计方案满足设计要求,达到了预期目标,对高速车载网络控制系统的通信与研究提供了理论依据及参考价值。
【关键词】：车载网络 FlexRay 结构搭建 最小系统 性能评估
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 车载网络研究现状11-12
• 1.2.2 FlexRay总线研究现状12
• 1.3 发展趋势12-13
• 1.4 课题来源、论文研究内容和结构安排13-14
• 第二章 车载网络控制系统分析14-27
• 2.1 车载网络控制系统简介14-17
• 2.1.1 车载总线网络分类和特点15-17
• 2.2 FlexRay网络协议分析17-26
• 2.2.1 FlexRay网络拓扑结构18-21
• 2.2.2 FlexRay协议数据帧结构21
• 2.2.3 FlexRay协议数据编码与解码21-24
• 2.2.4 FlexRay协议媒体访问方式24-25
• 2.2.5 FlexRay协议时钟同步25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 车载FlexRay网络节点硬件设计27-35
• 3.1 硬件设计工具和平台27
• 3.2 节点硬件选型27-28
• 3.2.1 通信控制器27-28
• 3.2.2 总线驱动器28
• 3.3 节点硬件详细设计28-32
• 3.3.1 FlexRay最小通信系统设计28-29
• 3.3.2 FlexRay通信控制器模块设计29-30
• 3.3.3 FlexRay驱动器模块设计30
• 3.3.4 电源模块设计30
• 3.3.5 复位和晶振电路设计30-31
• 3.3.6 节点其他电路设计31-32
• 3.4 节点PCB设计32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第四章 车载FlexRay网络节点软件设计35-42
• 4.1 软件开发工具和平台35-36
• 4.2 节点驱动程序的功能和结构分析36
• 4.3 节点驱动程序软件详细设计36-41
• 4.3.1 主模块设计36-37
• 4.3.2 时钟模块软件驱动程序设计37-38
• 4.3.3 中断模块软件驱动设计38
• 4.3.4 FlexRay初始化38-39
• 4.3.5 发送和接收程序设计39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 高速车载网络控制系统测试42-47
• 5.1 仿真实验42-43
• 5.1.1 实验方案设计42-43
• 5.1.2 实验数据帧结构43
• 5.2 网络性能评估43-46
• 5.2.1 网络时序测试44-45
• 5.2.2 网络有效数据传输速率45-46
• 5.2.3 总线可靠性分析46
• 5.3 本章小结46-47
• 第六章 车载FlexRay网络调度算法研究47-51
• 6.1 实时调度分析47-48
• 6.2 经典网络调度算法介绍48-49
• 6.2.1 RMS算法48
• 6.2.2 EDF算法48-49
• 6.3 FlexRay静态段调度算法分析49-50
• 6.4 本章小结50-51
• 第七章 总结与展望51-53
• 7.1 论文总结51
• 7.2 论文展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 攻读学位期间主要的研究成果58-59
• 程序59-69

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本文编号：949166