基于CAN总线的纯电动汽车网络通信的研究

【摘要】：随着石油危机的加剧以及生态环境的恶化,具有节能、环保优点的纯电动汽车已经成为汽车行业发展的必然趋势。为此,稳定、可靠、先进的汽车车载网络通信技术已经成为该领域研究的重点,研究意义显得非常重大。本课题以提高电动汽车运行效率以及对车辆状态实时检测为目的,进行了有关CAN总线通信的车载网络的研究,完成了对CAN总线网络节点信息的实时监测,实现了车载显示的试验平台的设计。 汽车车载网络主要依据CAN总线来实现。CAN总线节点主要包括电机控制单元、电池管理系统单元和车内其它一些小功率的供电设备单元。中央处理器通过CAN总线收发节点上的重要信息,将信息发送给网络节点进行控制和处理的同时,接收来自网络节点上的信息并进行判断处理。同时,利用串行通信接口将网络上的主要节点信息(车速、里程、电池余量等)用LCD液晶显示屏显示出来,实现对车载信息直观、人性化、实时地显示和监测。 本文研究了汽车网络技术、CAN总线协议规范、CAN总线调度方法等车载网络的相关内容。利用SUMSUNG公司的S3C2440A芯片作为主控制器,在嵌入式系统下,对整车网络进行了软硬件的设计调试工作,并完成了图形显示界面的设计,最后进行了试验平台的设计以及对所做工作的验证。所做工作基本达到了预期的效果,实现了纯电动汽车仪表的智能化、网络化。 【关键词】：CAN总线 总线网络调度 嵌入式操作系统 53C2440A
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.5;U463.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 电动汽车技术概述9-10
• 1.2 课题研究的背景、功能和意义10-12
• 1.2.1 课题背景10-11
• 1.2.2 课题功能11
• 1.2.3 课题意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13-15
• 1.4 本课题主要研究内容15-16
• 第2章 纯电动汽车网络通信技术综述16-29
• 2.1 汽车车载网络分类16-18
• 2.2 控制器局域网18-21
• 2.2.1 CAN总线的特点18-19
• 2.2.2 CAN总线的分层结构19-21
• 2.3 CAN总线位定时分析21-26
• 2.3.1 位定时原理21
• 2.3.2 CAN的位周期21-22
• 2.3.3 位定时寄存器的配置22-24
• 2.3.4 振荡器容差24-25
• 2.3.5 传输延迟25
• 2.3.6 同步25-26
• 2.4 CAN总线位定时参数设计26-28
• 2.4.1 位定时参数的计算规则26-27
• 2.4.2 课题参数的确定27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 纯电动汽车通信网络的综合设计29-48
• 3.1 纯电动汽车的网络结构29-31
• 3.2 CAN网络节点设计及CAN总线收发信号31
• 3.3 纯电动汽车CAN总线应用层协议的制定31-37
• 3.3.1 SAEJ1939协议的编码方法31-34
• 3.3.2 网络节点的地址与名称34-35
• 3.3.3 车载通信网络信息的ID分配35-37
• 3.4 纯电动汽车CAN总线调度算法研究37-42
• 3.4.1 基本调度算法37-39
• 3.4.2 改进后的混合调度算法39-40
• 3.4.3 两种算法的对比研究40-42
• 3.5 调度算法仿真分析42-47
• 3.5.1 搭建仿真模型42-46
• 3.5.2 仿真结果分析46-47
• 3.5.3 算法小结47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 系统硬件设计48-60
• 4.1 最小系统设计48-55
• 4.1.1 主控芯片选型48-50
• 4.1.2 电源接口电路50-51
• 4.1.3 以太网调试接口电路51-53
• 4.1.4 USB接口电路53
• 4.1.5 SDRAM存储电路53-54
• 4.1.6 复位与晶振电路54-55
• 4.2 人机交互界面设计55-57
• 4.2.1 LCD接口电路55-56
• 4.2.2 触摸屏驱动电路56-57
• 4.3 CAN总线控制模块57-59
• 4.3.1 CAN控制器模块的选择57-58
• 4.3.2 CAN模块硬件连接图58-59
• 4.4 实际电路板59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 系统软件设计60-73
• 5.1 软件开发平台的搭建60-63
• 5.1.1 构建交叉编译环境60-61
• 5.1.2 ARM linux内核的编译和裁剪61-62
• 5.1.3 Bootloader的移植62-63
• 5.2 CAN总线通信程序63-68
• 5.2.1 系统初始化程序63-65
• 5.2.2 CAN总线发送中断子程序65-67
• 5.2.3 CAN总线接收中断子程序67-68
• 5.3 LCD液晶显示的软件设计68-69
• 5.4 QT/Embedded图形界面系统的开发69-72
• 5.4.1 建立QT/Embedded开发环境69-70
• 5.4.2 安装包的解压安装70-71
• 5.4.3 库和字体的移植71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第6章 车载试验分析及显示结果73-78
• 6.1 试验平台的组成73-74
• 6.2 通信试验结果74-77
• 6.2.1 CAN波形74-75
• 6.2.2 通信结果75-76
• 6.2.3 系统显示结果76-77
• 6.3 本章小结77-78
• 第7章 总结与展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 附录A 整体电路设计图83-84
• 附录B LCD液晶显示部分程序84-87
• 附录C 实验ARM板87-88
• 攻读学位期间的研究成果88

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