基于CAN总线的OSEK/VDX直接网络管理的研究与实现

摘要

随着汽车技术的发展，现代汽车已经向安全性、舒适性和智能化的方向发展。汽车上面电控单元越来越多，这就对整个汽车网络及相应的软硬件设计的要求也越来越高。CAN(Controller Area Network)总线协议是目前车载网络通信的最重要的协议之一。CAN的主要优点有高可靠性、配置灵活、自动错误处理能力强。但是CAN总线协议并没有定义网络管理方面的内容。所以本文目标主要是在CAN网络通讯的基础上来研究OSEK/VDX直接网络管理。本文通过需求分析、设计、实现和测试等方法来完成论文的研究工作。
　　本文首先按照OSEK/VDX直接网络管理规范设计汽车网络中的一个子网的网络拓扑结构，这个子网中包括车身控制模块(BCM)、组合仪表(ICU)、防盗模块(BSM)、无钥匙进入系统(PEPS)四个网络节点，并且实现其中一个节点(无钥匙进入系统(PEPS))的OSEK/VDX直接网络管理功能，其他节点都是通过仿真测试工具CANoe来模拟。
　　其次是设计一个简单的无钥匙进入系统，无钥匙进入系统的设计分为硬件设计和软件设计两部分，硬件设计部分包括硬件系统框图的设计和各个模块电路的设计(微控制单元(MCU)、电源模块(Powerregulator)天线逻辑控制(Antenna Logic)、高频接收(RFReceiver)和CAN收发器(CAN Trans));软件部分采用分层设计方法，分为底层驱动层，中间层服务层和上层应用层。驱动层主要是实现输入输出端口的底层接口和CAN驱动层接口功能;中间服务层主要是实现OSEK/VDX直接网络管理内核功能;上层应用层主要是实现无钥匙进入系统的基本功能。
　　然后是设计并实现中间层OSEK/VDX直接网络管理的内核功能，这部分包括消息算法设计和网络层状态机的设计。消息算法的设计又包括Alive消息、Ring消息和Limp Home消息三个算法的设计。网络层状态机的设计包括从Normal状态切换到BusSleep状态设计和从Limp Home状态切换到BusSleep状态设计。
　　最后是测试验证整个系统，这部分首先介绍测试验证的测试方法、测试工具和测试环境，然后参考OSEK/VDX直接网络管理规范设计合理的测试案例，最后按照设计的测试案例和测试方法验证本文所设计的OSEK/VDX直接网络管理的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 OSEK／VDX标准的国外研究现状

1．2．2 OSEK／VDX标准的国内研究现状

1．3 研究目标与主要工作内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 主要工作内容

1．4 论文结构

第二章 CAN总线和OSEK/VDX直接网络管理概述

2．1 CAN总线

2．1．1 CAN总线数据链路层介绍

2．1．2 CAN总线物理层

2．2 OSEK直接网络管理

2．2．1 OSEK直接网络管理的报文格式

2．2．2 OSEK直接网络管理的逻辑环

2．2．3 OSEK直接网络管理的主要状态

2．2．4 网络管理的主要任务

2．3 本章小结

第三章 OSEK／VDX直接网络管理系统平台的设计和实现

3．1 通讯网络拓扑结构图

3．2 通信网络的硬件设计

3．3 通信网络的软件设计

3．4 本章小结

第四章 OSEK／VDX直接网络管理内核的设计与实现

4．1 需求分析

4．2 网络管理消息算法设计

4．2．1 Alive消息算法

4．2．2 Ring消息算法

4．2．3 Limp Home消息算法

4．3 基于CAN通信的OSEK直接网络管理层状态机的设计

4．3．1 网络管理的状态转换：从Normal状态到BusSleep状态设计

4．3．2 网络管理的状态转换：从LimpHome状态到BusSleep状态设计

4．4 本章小结

第五章 系统测试和验证

5．1 测试方法

5．2 测试工具

5．3 测试环境

5．3．1 测试环境1

5．3．2 测试环境2

5．4 测试案例的设计

5．4．1 网络管理状态的测试

5．4．2 通讯请求和释放测试

5．4．3 OSEK网络管理配置测试

5．4．4 网络管理错误处理测试

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文研究工作总结

6．2 下一步展望

致谢

参考文献

作者简介