汽车CAN总线网络设计及仿真

目 录

第1章 绪论 (1)

1.1 研究背景及意义 (1)

1.2 汽车CAN总线网络研究现状 (2)

1.3 论文主要研究内容及章节安排 (3)

第2章 CAN总线网络拓扑设计 (5)

2.1 汽车控制系统 (5)

2.2 汽车网络分类 (5)

2.3 网络拓扑设计 (6)

第3章 CAN总线节点设计 (9)

3.1 CAN总线传输基础 (9)

3.2 网络节点控制功能分析 (11)

第4章 应用层协议设计 (15)

4.1 通信协议设定 (15)

第5章 网络管理设计 (21)

5.1 直接网络管理 (21)

5.2 高速CAN网络管理 (29)

第6章 系统实现及仿真 (38)

6.1 Vector及CANoe软件 (38)

6.2 创建CANdb++数据库 (38)

6.3 节点建模CAPL (40)

6.4 仿真环境设计 (44)

6.5 控制面板PANEL设计 (46)

6.6 仿真测试及评估 (50)

第7章 总结及展望 (55)

7.1 内容总结 (55)

7.2 研究展望 (55)

参考文献 (57)

致 谢 (59)

第1章绪论

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

随着汽车的功能变得越发多元，需求种类越来越丰富。导致电气设备逐渐增加，近一步的汽车结构以及电气控制系统也变得越发复杂。例如发动机控制系统，制动控制系统，仪器报警系统，安全控制系统，电源管理系统以及舒适系统等。当车上的控制装置越来越多，设备越来越复杂时，传统的汽车电气系统（诸如电气系统通常采用传统的通信模式，相互之间的单点接触）使得汽车车身线束质量增加，故障率上升，车内空间使用率缩小，使得汽车的研发，组装，维护和使用环节存在诸多问题，降低了可靠性。和燃料消耗增加，造成能源浪费。传统线束已无法满足汽车行业的快速发展[1]。

除此之外，相比于其它控制领域，还存在着车内变化的温度湿度，电磁环境的强弱，机械振动以及化学腐蚀等等诸如此类的环境应力，所以网络的可靠性变得尤为重要。CAN总线控制系统将有效地连接成一个完整的控制系统，大大提高了车辆的性能[2]。对比国外汽车网络的研究现状及发展趋势，以及先进的总线控制技术和高层次的通信协议，结合当前国内汽车产业的发展现状，可以设计出适合中国国情的汽车网络。从而促进中国的自主研发，简化汽车电器系统，方便电路故障诊断，以减少工作量，具有非常积极和重要的意义。

一个CAN总线网络系统的开发步骤具体分为节点的功能建模，软件仿真，半实物仿真和系统搭载实现四个发展阶段。前两个步骤可以集成到一个发展阶段，因此分为三个发展阶段。

第一阶段，通过定义CAN网络中的每一个新的节点，搭建出一个虚拟的总线系统，用以实现设计的功能。

第二阶段，在虚拟的总线系统进行完软件仿真后，得到了网络系统的通信协议以及每个节点的开发模型和功能分布。设计人员可以利用某些真实的控制器的节点插入到仿真系统中去，与虚拟节点之间进行通信仿真，应以检验系统的功能完善性。从而近一步实现研究与开发工作的并行开展，每个节点的设计开发都是独立进行的，不受任何其他节点的设计开发影响。