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基于CAN总线的车身门控系统研究.doc

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上传者: 老偏秘书1-2 2017-10-27 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《基于CAN总线的车身门控系统研究doc》,可适用于高中教育领域,主题内容包含基于CAN总线的车身门控系统研究范文最新推荐基于CAN总线的车身门控系统研究摘要随着现代汽车技术的进步汽车车身电控系统的应用越来越广泛传统的线束早已符等。

基于CAN总线的车身门控系统研究范文最新推荐基于CAN总线的车身门控系统研究摘要随着现代汽车技术的进步汽车车身电控系统的应用越来越广泛传统的线束早已不能满足复杂的控制系统要求。为了实现汽车的电子化控制降低成本简化冗余线束满足汽车驾驶安全、舒适和智能的要求车载网络技术得到了迅速发展。本文在这一背景下进行了基于CAN总线的汽车车身电子门控系统的研究。本详细分析了当前国内外车载网络系统的应用和发展现状阐述了CAN总线网络协议的技术规范简要介绍了CAN总线的一些基本概念。在设计时首先提出了车身门控系统的设计方案描述了各节点的功能。之后对CAN总线的主要组成器件CAN总线控制器和CAN总线收发器进行选型采用通用模块化的软硬件设计思想完成了各模块的硬件电路设计和软件程序设计同时为保证系统能够可靠稳定的运行本文分析了汽车上可能影响电控系统正常工作的干扰因素对软硬件进行了抗干扰设计。最后对全文进行总结指出了本文的不足之处提出了改进措施和对后续研究工作的展望。关键词:CAN总线车身控制汽车网络汽车电子TitleTheElectronicControlSysteminVehicleBodyBasedonCANbusAbstractWiththedevelopmentofmodernautomobiletechnology,theelectroniccontrolsystemsinvehiclebodyaremorewidelyusedHowever,thetraditionalwiringharnessescouldnotsatisfythecomplexfunctionsofcontrolsystemsofautomobilesTorealizeelectroniccontrolinvehicle,aswellaslowercost,cutdownredundantwiringharnessesandmeettheneedofdrivingsafety,comfortandintelligence,theinvehiclenetworkhasbeengreatlydevelopedUnderthebackgroundabove,this范文最新推荐paperpresentstheresearchofelectroniccontrolsystemsinvehiclebodybasedonCANbus第三章车身门控系统方案设计车身控制系统总体设计车身门控系统节点功能描述车身门控系统功能实现车窗控制后视镜控制门锁控制车灯控制系统自检测和保护本章小结第四章控制系统的硬件设计系统硬件电路设计底层模块硬件结构CAN总线节点硬件电路设计总线系统结构分析微控制器PCCAN总线控制器SJACAN总线收发器TJA电源模块设计范文最新推荐驱动模块设计车窗电机驱动模块设计后视镜电机驱动模块设计硬件抗干扰设计电磁干扰源及干扰机理分析硬件电路抗干扰设计本章小结第五章控制系统的软件设计CAN总线通讯模块的软件设计CAN初始化程序CAN报文发送子程序CAN报文接收子程序车窗模块软件设计CAN(ControllerAreaNetwork)数据总线是一种极适于汽车环境的汽车局域网。CAN总线是德国Bosch公司为解决汽车监控系统中的复杂技术难题而设计的数字信号通信协议它属于总线式串行通信网络。由于采用了许多新技术和独特的设计思想与同类车载网络相比CAN总线在数据传输方面具有可靠、实时和灵活的优点。国内外在汽车CAN总线方面的发展现状和前景展望国外发展现状国内发展现状范文最新推荐前景展望CAN总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成涉及的内容十分广泛发展总线技术已成为工业自动化领域广为关注的焦点课题国际上对于总线技术的研究越来越深入我国也应该把握时机加大对总线技术开发的投入增强我国汽车产品的国际竞争力。目前世界各大汽车厂商和科研机构对基于CAN总线的汽车网络技术已经提出了许多的新应用主要的发展趋势如下:高速、实时、容错网络控制技术线控概念(xbywire)是一种新的汽车工程概念目前已有使用线控系统的概念车出现。年月初在底特律举行的北美国际车展上展出的跑车Autonomy就首次在汽车中使用了xbywire技术。xbywire技术极大改善了汽车的可操纵性、安全性、设计的灵活度及总体结构。驾驶员和方向盘之间将没有任何机械部分的连接使用这种技术使汽车的操纵系统、制动系统及其它辅助系统能够通过电子方式进行控制。汽车内的刚性传动件将会被基于网络控制的各种传感器、控制器和电液式电动执行器所组成的线控系统取而代之。xbywire技术必将促进高速、实时、容错网络通信技术的发展。第二章汽车CAN总线技术概述引言CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域网。在上世纪年代初为了减少不断增加的线束解决汽车内各控制单元的数据交换问题德国Bosch公司于年月在SAE大会上提出了CAN总线的概念此后CAN协议经多次修订于年月形成技术规范版本。在年月ISO正式颁布了CAN的国际标准ISO,高速,年颁布了标准ISO,容错,为CAN标准化、规范化的推广和应用奠定了基础。范文最新推荐由于CAN总线小巧、灵活、可靠、实时性强等特性目前已成为世界上应用最广泛的总线系统被各大汽车厂商用来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。CAN总线技术特点CAN属于总线式串行通信网络由于其采用了许多新技术及独特的设计与一般的通信总线相比CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点可概括为:通信方式灵活CAN为多主方式工作网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息而不分主从且无需站地址等节点信息。在报文标识符上CAN上的节点分成不同的优先级可满足不同的实时要求。CAN采用非破坏性总线仲裁技术当多个节点同时向总线发送信息时优先级较低的节点会主动地退出发送而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据从而大大节省了总线冲突仲裁时间尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况。CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据无需专门的ldquo调度rdquo。CAN的直接通信距离最远可达km,传输速率kbps以下,,通信速率最高可达Mbps,此时通信距离最长为m,。CAN总线分层结构为使设计透明和执行灵活CAN遵循ISOOSI标准模型。CAN分为数据链路层和物理层其中数据链路层又包括逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC而在CAN技术规范ALLC和MAC的服务和功能被描述为目标层和传输层。如图所示解范文最新推荐释了CAN的分层结构和功能。数据链路层逻辑链路控制子层接受滤波超载通知恢复管理媒体访问控制子层数据封装拆装帧编码,填充解除填充,媒体访问管理错误检测出错标定应答、串行解除串行化物理层位编码解码位定时同步驱动器接收器特性图CAN的分层结构物理层定义信号是如何实际地传输的因而涉及位范文最新推荐定时、位编码解码和同步的描述在这部分技术规范中未定义物理层中的驱动器接收器特性以便允许其根据具体应用对发送媒体和信号电平进行优化。CAN技术规范B定义了数据链路层中的MAC和LLC子层的一部分并描述了与CAN有关的外层接口。MAC子层是CAN协议的核心它把接收到的报文提供给LLC子层并接收来自LLC子层的报文。MAC子层负责报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定。MAC子层由一个称为ldquo故障界定rdquo的管理实体监控此故障界定具有识别永久故障或短暂扰动的自检机制。LLC子层的主要功能是报文滤波、超载通知和恢复管理。CAN的物理层CAN总线物理层的作用是在不同节点之间根据所有的电气属性进行位的实际传输主要涉及到位定时、位编码解码及同步等。CAN网络可以采用多种不同的物理层协议BOSCHCAN几乎没有物理层定义也没有具体定义驱动器接收器特性便于用户根据具体需要对发送媒体和总线的电平进行定义。但基于CAN的ISO标准对物理层进行了定义具体有以下两方面:填充位流abcabc其中:图位填充()CAN的位定时与节点间的同步位时间tB被定义为一个比特位在总线上的持续时间。在理想状态下位时间为总线波特率的倒数即:tB=BaudRate。而在总线存在延时的情况下需要位定时与同步。CAN的位时间可以分为下列时间段:同步时间段、传播时间段、相位时间段和相位时间段如图所示:范文最新推荐图标定位时间的划分同步段(Tsyncseg)用来同步网络上的各个节点如果总线上有位跳变期望落在该段时间内。传播段(Tprogseg)用于补偿网络内的物理延迟包括控制器延时发送接收器延时电缆延时及光耦延时。相位段(TPhaseseg)和相位段(Tphaseseg)用于进行边沿补偿即若位跳变未出现在同步段内可以通过延长或缩短这两个段尽量使下一个位跳变落在同步段内。在采样点上CAN控制器将获得总线电平并被理解为相应的位数值。信息处理在采样点后才会开始。划分位时间的单位是ldquo时间份额rdquo。时间份额是由振荡器周期得出的固定时间单位可以编程调整该值以便提供系统需要的时间份额。若设TSCL为ldquo时间份额rdquo则组成位时间的各个时间段长度要规定符合下列规则:以上时间段的值也可通过编程CAN器件实现。发送接收器BoschCAN没有发送接收器及以下各层的标准ISO标准中则有。发送接收器在两条线的CAN网络上发送信号时一条线称为CANH另一条称为CANL两条线上是差动信号具体电平和特性取决于适用的标准或设计规范。具体内容请参阅ISO、SAEJ、ISO、ISOTCSCWGI。总线及连接器ISO规定总线电缆应为阻抗欧的屏蔽或非屏蔽双绞线标称延迟nsm总线两端各接一个欧的电阻线延长电阻为欧每米。根据CANA协议标识符段长度为位,在CANB协议中标识符段长度为位。由于协议规范文最新推荐定最高位不允许出现全ldquordquo因此CANA协议最多出现种报文标识符。对应于CANB协议可能出现的最大标识符数目是标识符数目的增多是以带宽的浪费作为代价的其帧长比CANA增加位。媒体访问控制子层,MAC,()MAC子层结构功能模型MAC子层作为LLC子层与物理层的接口可以由图说明其功能。它描述LLC子层接收到的报文和LLC子层发送的认可报文将接收到的LLC报文进行打包并作相应处理是CAN协议的核心。其主要功能是确定传输规则包括控制帧结构、出错检测出错标定和故障界定。该网络可以被划分为完全独立工作的两个部分:发送部分和接收部分。图媒体访问控制功能发送部分功能包括:一是发送数据封装。接收LLC帧及接口控制信息进行CRC循环计算通过向LLC帧附加帧头帧尾信息构造MAC帧,二是发送媒体访问管理。确认总线空闲后开始发送过程,通过帧间空闲应答来实现,包括MAC帧串行化,插入填充位,在丢失仲裁的情况下退出仲裁并转入接收状态,错误检测,比如监控错误、格式校验等,,应答校验,确认超载条件,构造超载帧并进行发送,构造出错帧并进行发送,将串行的比特流输出至物理层。接收部分功能包括:一是接收数据拆装。从接收到的帧中去除MAC特定信息,将拆装得到的LLC帧和接口控制信息传送至LLC子层,二是接收媒体访问管理:由物理层接收串行比特流,解除串行结构并重新构造帧结构,检测位填充,错误检测,比如CRC与格式校验、位填充规则校验等,,发送应答信息,构造错误帧并进行发送,确认超载条件,重新激活超载帧结构并开始发送。范文最新推荐图MAC数据远程帧结构()MAC帧仲裁及发送接收MAC帧中数据帧,远程帧,与先前的任何帧,数据帧、远程帧、出错帧、超载帧,都以被称为帧间空间的位场相隔开而出错帧和超载帧则没有要求。在MAC中媒体访问和仲裁采用CSMACD,载波侦听多路访问冲突检测,方式。当节点监测到间歇场未被显性位中断时认为总线被释放允许节点访问总线节点可发送以上任意一种帧发送期间发送数据帧或远程帧的节点为总线主站。当多个节点共同发送时总线按照ldquo线与rdquo机制对总线上任一潜在的冲突进行仲裁。这时只有发送具有最高优先权帧的节点变为总线主站其他节点将失去总线访问权变为接收节点。基于竞争的仲裁是依靠标识符和紧随其后的RTR位完成的。较高优先级的标识符具有较低的二进制数值。标识符相同的数据帧和远程帧数据帧较远程帧具有较高的优先级因为数据帧的RTR=而远程帧的RTR=。为了解决可能存在的冲突一个系统内每条被发送的信息都有唯一的标识符。这种仲裁方法有以下优点:一是总线上仅传有用信息不会造成带宽的浪费,二是根据所传送信息的重要性来裁决其对总线的请求,三是不会造成整个系统的崩溃,四是能够保证拥有较高优先级的信息的延迟要求。帧的有效时点对发送器和接收器是不同的。对于发送器若在帧结束完成前不存在错误则该帧为有效。若一帧被破坏则进行恢复处理。对于接收器若在帧结束最后一位前不存在错误则该帧为有效。()MAC层的错误检测功能MAC子层具有的错误检测功能包括:监测、填充规则校验、帧校验、位循环冗余码校验、应答校验。CAN总线中一共存在五种错误类型这五种类型的错误都能够由MAC子层的错误检测功能检测到它范文最新推荐们分别是:

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