CAN總線通訊系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和開發(fā).pdf

1、二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，全球性的石油危機(jī)以及大氣污染使汽車的節(jié)能與環(huán)保性能日益得到重視。電動(dòng)汽車(Electric Vehicles，EV)是取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車、滿足零排放的最佳選擇。由于近年來(lái)汽車上的微控制器應(yīng)用越來(lái)越多，如果用傳統(tǒng)的信號(hào)線連接方式來(lái)連接各個(gè)控制器，不但會(huì)使控制器的引腳過(guò)多、控制器設(shè)計(jì)變得非常復(fù)雜，而且也會(huì)使得連接導(dǎo)線變得非常冗長(zhǎng)，使可靠性大大降低。而采用CAN總線則能使連接線大大縮短，如某型汽車使用CAN以后可使連線由

2、原來(lái)的500米縮短為50米。因此，國(guó)家863對(duì)電動(dòng)車項(xiàng)目做出了硬性要求，規(guī)定所有的電動(dòng)車項(xiàng)目都必須使用CAN總線，以此為契機(jī)，縮短我國(guó)汽車行業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家的距離。 本文所研究的課題來(lái)源于國(guó)家863電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)：純電動(dòng)轎車整車(上海交大與奇瑞汽車公司)和混合動(dòng)力轎車(東風(fēng)汽車公司)兩個(gè)項(xiàng)目。按照項(xiàng)目的要求，主要研究車用CAN總線各個(gè)節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用層協(xié)議的制定，使電動(dòng)轎車的各個(gè)電控單元(ECU)能夠通過(guò)CAN總線交換信息、

3、協(xié)調(diào)工作。 本文主要研究了CAN總線在工業(yè)控制系統(tǒng)，尤其是在車輛系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方法，并針對(duì)電動(dòng)汽車這一應(yīng)用對(duì)象，深入的研究了CAN總線的協(xié)議、硬件構(gòu)成、應(yīng)用層協(xié)議的制定、軟件設(shè)計(jì)、基于CAN總線的數(shù)據(jù)檢測(cè)和ECU標(biāo)定等內(nèi)容。由于CAN總線在汽車上的應(yīng)用在我國(guó)處于剛剛起步的階段，因此上述研究大多是自主開發(fā)和研究的，特別是通過(guò)CAN總線對(duì)ECU進(jìn)行的標(biāo)定研究(采用CCP協(xié)議)，在國(guó)內(nèi)處于較為領(lǐng)先的地位。 全文共由七章

4、構(gòu)成，首先，在第一章和第二章介紹并討論了CAN總線在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、CAN通信協(xié)議以及相關(guān)CAN標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。 在第三章著重研究了CAN通信接口的組成和通用硬件接口的設(shè)計(jì)方法，研究開發(fā)了電動(dòng)汽車的主要：ECU節(jié)點(diǎn)的模擬仿真系統(tǒng)和主要的。ECU節(jié)點(diǎn)模塊。 在第四章介紹了電動(dòng)汽車主要部件的信號(hào)類型；制定了車用CAN應(yīng)用層協(xié)議；論述了信號(hào)的匯總方法和CAN數(shù)據(jù)幀的制定方法。 在第五章根據(jù)CAN協(xié)議的規(guī)定，結(jié)合具

5、體CAN控制器的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了CAN總線位速率的計(jì)算方法，同時(shí)設(shè)計(jì)了CAN控制軟件和主要的四種處理器(主控制器、電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)ECU、汽車儀表ECU)的控制軟件，并在動(dòng)力總成控制器上設(shè)計(jì)了基于CAN總線的ECU標(biāo)定軟件的固件(Firmware)和應(yīng)用接口。 在第六章，介紹了運(yùn)行在PC上的檢測(cè)和標(biāo)定工具——Vector CANape和CANoe等軟件，著重討論了基于CAN總線的標(biāo)定協(xié)議——CCP以及CANape。在基于MC