基于CANopen協(xié)議的汽車控制網(wǎng)絡研究.pdf

1、為了提高駕乘的舒適性以及車輛的可操控性和安全性，越來越多的電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU)被集成到汽車的控制系統(tǒng)中。由于這些ECU之間需要進行大量數(shù)據(jù)的高速通信，傳統(tǒng)的點到點連接的線束集成方式早已被分布式控制網(wǎng)絡所取代，面向汽車的CAN通信協(xié)議已經(jīng)成為汽車網(wǎng)絡的標準協(xié)議。但是CAN協(xié)議沒有定義應用層，需要用戶自己定義CAN幀消息中所傳輸數(shù)據(jù)的意義以及實現(xiàn)網(wǎng)絡管理功能，這就增加了開發(fā)的復雜性和成本。<

2、br>　　CANopen協(xié)議作為CAN總線應用層協(xié)議，以其獨特的設計獲得了廣泛的認可和應用。尤其是在歐洲，CANopen協(xié)議被認為是在基于CAN的工業(yè)系統(tǒng)中占領導地位的標準，目前已經(jīng)應用到醫(yī)療器械、運動控制和測量設備等行業(yè)。但是，在汽車控制系統(tǒng)中還沒有應用CANopen協(xié)議，主要原因是CANopen協(xié)議的實時性和可靠性還需要完善，而且在汽車行業(yè)也缺少標準的應用規(guī)范。本文在分析 CANopen協(xié)議以及汽車控制網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)基礎上，實現(xiàn)一個

3、基于CANopen協(xié)議的簡單汽車控制網(wǎng)絡，并針對網(wǎng)絡中每個設備實現(xiàn)了相關的設備子協(xié)議。此外，本文給出了對象字典的一種典型實現(xiàn)方式，并對基于散列表實現(xiàn)對象字典方式進行了分析。在此基礎上，根據(jù)對象字典的特點，提出基于數(shù)組和鏈表結(jié)合的方式來實現(xiàn)對象字典。
　　采用 CANoe軟件開發(fā) CANopen網(wǎng)絡，可以在不需要相關硬件的支持下，仿真一個支持基本 CANopen通信協(xié)議的網(wǎng)絡。然后對所開發(fā)的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行一致性和性能測試，驗證所仿真的

4、網(wǎng)絡是基本符合要求的。
　　CANopen協(xié)議雖然能夠提高網(wǎng)絡配置的靈活性和不同設備間的互操作性，但是其通信對象是在CAN標準幀的基礎上實現(xiàn)的，仍然遵從CAN總線仲裁機制，即優(yōu)先級與標識符相關。CANopen網(wǎng)絡中，實時數(shù)據(jù)由過程數(shù)據(jù)對象(Process Data Object，PDO)傳輸。當網(wǎng)絡負載較大時，低優(yōu)先級的PDO會被阻塞，從而導致其傳輸具有較長的等待時間。為了解決這個問題，研究在CANopen協(xié)議中實現(xiàn)最早截止期優(yōu)先