基于CAN/LIN总线的汽车电子网络化研究和应用

摘要

传统的汽车电控系统多采用独立模式控制，这使得车内线束过多且布线复杂，从而造成了严重的电磁干扰，使系统的可靠性下降。采用CAN/LIN总线技术可以简化线路，降低成本，提高各微处理器之间的通信速度，降低故障率，使信息交换变得安全、迅捷、高效。 在此背景下，本课题主要以主控制器模块、空调控制模块、CAN-LIN网关模块、车门控制模块、车灯控制模块以及电子油门模块为例来介绍汽车电子网络化中的CAN网络连接、LIN网络连接和CAN-LIN网关的网络的拓扑结构以及各个节点的具体功能和应用。 主控制器在软硬件架构上采用了Philips的基于ARM7TDMI 内核的LPC2194、嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ和嵌入式图形用户界面μC/GUI；其余的节点采用了Freescale(Motorola)的M68HC08系列单片机。 在介绍CAN/LIN控制模块的软硬件设计的基础上，同时讨论了模块的智能驱动、冗余设计、抗干扰措施、异常保护、故障诊断和报警的软硬件实现方法，以及控制模块的低功耗设计等内容，兼顾实时性和成本，设计开发了基于CAN/LIN总线的车身电子电器网络化控制系统，实验结果验证了方案的可行性和正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章概述

1.1汽车网络与控制器的现状

1.2课题背景

1.3课题的任务内容和意义

1.4本课题完成的工作

第二章汽车电子网络化系统的总体设计

2.1汽车电子网络化概述

2.2系统设计原则和指标

2.3系统的结构和内容

2.3.1主控制器

2.3.2 CAN总线系统

2.3.3 LIN总线系统

2.3.4 CAN-LIN混合网络和协议转换

2.3.5空调控制系统

2.3.6车门控制系统

2.3.7车灯控制系统

2.3.8加速踏板系统

第三章系统的硬件设计

3.1微控制器的选择

3.1.1主控制器中的微控制器的选择

3.1.2节点系统中的微控制器的选择

3.2电源系统设计

3.2.1数字电路电源设计

3.2.2节点电路电源设计

3.3总线收发器及通讯系统设计

3.3.1 CAN总线收发器

3.3.2 LIN总线收发器

3.4液晶屏和触摸屏系统设计

3.4.1液晶屏设计

3.4.2触摸屏设计

3.5油门踏板中的A/D采样系统设计

3.6功率驱动系统设计

3.7微控制器和集成电路稳定性保护系统设计

3.7.1微控制器电路设计

3.7.2集成电路设计

3.8空调系统设计

3.8.1转向器控制

3.8.2 AC(压缩机)驱动电路

3.8.3照明电路设计

第四章系统的软件设计

4.1主控制器软件系统设计

4.1.1嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ概述

4.1.2图形用户界面μC/GUI

4.1.3主控制器软件架构设计

4.1.4触摸屏软件设计

4.2节点软件系统设计

4.2.1 CAN节点软件设计概述

4.2.2 LIN节点软件设计概述

4.2.3 CAN-LIN网关软件设计概述

4.2.4节点特殊软件算法(PID)说明

4.2.5节点软件保护系统设计

第五章车载总线协议

5.1 CAN总线

5.2 J1939协议通信原理及内容

5.3 J1939协议的应用

5.4节点设计及数据通信

5.5 LIN总线

5.5.1 LIN的数据帧格式

5.5.2 LIN的通讯协议

第六章系统开发与调试

6.1ARM开发系统调试

6.1.1μC/OS-Ⅱ的移植

6.2印刷电路板抗干扰设计

6.2.1抑制噪声源

6.2.2减少噪声耦合

6.2.3减少噪音接收

6.3印制电路板的布线技术

6.4系统的软件抗干扰设计

结束语

参考文献