基于嵌入式技术的CAN总线多节点数据采集系统的研究

摘要

CAN总线良好的数据通信功能使其广泛应用于现代工业控制系统中，它特有的非破坏性仲裁机制可以保证系统能快速处理一些紧急任务，但是在多节点通讯系统中，高优先级信息的传输会增大低优先级信息的通信延时，并导致通信丢帧，从而降低系统的性能。本论文对 CAN总线多节点数据采集系统进行研究，在网络资源有限的情况下合理地调度报文的传输过程，提高采集信息传输的均匀性和实时性，实时记录节点的采集数据，实现数据采集与处理以及管理通讯系统的目的。
　　首先，基于时间触发的TTCAN调度算法是基于表的静态调度，可以保证周期信息的实时性，但算法的灵活性差，且未考虑随机信息的调度问题，本文对TTCAN协议中矩阵周期的时间结构进行改进，提出了一种基于时间触发的动态规划调度算法，可以自动建立周期信息的通讯调度表，并采取两种触发方式对随机信息进行调度，提高系统运行的灵活性以及低优先级信息的响应时间。
　　其次，以汽车控制系统中部分电子元件的控制信息为研究数据，采用动态规划调度算法建立系统的矩阵周期，接着利用有限状态机理论构建动态规划调度算法的仿真模型，与TTCAN静态调度算法中的随机信息调度策略进行比较，仿真结果表明动态规划调度算法可以均匀分配网络资源，提高网络上信息传输的实时性。
　　最后，通过主节点的多任务处理机制对 CAN网络通讯进行调度，结合动态规划算法的实现方式和数据传输格式等方面制定 CAN总线应用层的通讯协议，然后利用SQL数据库技术和串口通讯技术设计上位机的数据资源存储系统，并搭建实验系统验证了嵌入式CAN总线多节点数据采集系统的功能，达到了预期的设计目标。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 论文的研究背景

1.2 国内外发展现状分析

1.3 论文的主要研究内容

第2章 CAN总线协议

2.1 CAN总线及其分层结构

2.2 CAN总线报文通信规则

2.3 CAN总线网络调度算法

2.4 本章小结

第3章 TTCAN动态规划调度算法及其性能分析

3.1 基于时间触发的调度策略

3.2 TTCAN动态规划调度算法

3.3 动态规划算法的最坏响应时间分析

3.4 本章小结

第4章 CAN总线及其动态规划算法的仿真实验

4.1 仿真环境与有限状态机理论

4.2 CAN总线建模分析

4.3 TTCAN动态规划算法的仿真模型

4.4 动态规划算法的仿真结果分析

4.5 本章小结

第5章 工程建立与协议实现

5.1 数据采集系统的功能分析

5.2 数据采集系统的总体结构设计

5.3 CAN网络通信协议设计

5.4 CAN网络数据采集系统测试

5.5 数据资源存储系统

5.6 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢