基于CAN总线的汽车车灯控制系统的研究与设计

摘要

随着现代汽车技术的日益发展，汽车电子装置不断增加，汽车综合控制系统中需实时交换的各种控制信息随之越来越多，传统线束技术已远远不能满足这种需求，汽车总线控制技术应运而生。 本文从研究汽车局域网入手，主要研究了国内外汽车控制器局域网的发展与现状，对当今国际汽车行业中应用最广的CAN总线技术的原理和应用进行了深入研究与吸收。并基于CAN总线控制技术设计了车灯及仪表控制系统，同时研究和理解了SAEJ1939协议(J1939是美国汽车工程协会SAE的推荐标准，用于为中重型道路车辆上电子部件间的通讯提供标准的体系结构)，并在所设计的系统中使用该协议。通过实验验证，所研究的车灯控制系统只需要两根信号线即可以实现数据的传输，使得传输线束大大简化，可靠性得到了提高，有效节约了线束安装空间和系统成本。 本文通过对上述理论知识的学习和掌握，提出符合课题设计要求的设计方案，主要做了以下几个方面的工作： 1.分析本课题所需要做的工作，针对目标任务，提出并设计最为理想且经济的解决方案，即基于两总线节点的汽车车灯及仪表控制。 2.分析汽车上所出现的各种传输信号及其特点，考虑各电子设备的安装位置，建立系统结构模型。 3.根据上述结构模型，设计CAN通信智能节点的原理电路。针对不同的数据类型设计一些附加的接口电路，并就提高系统的抗干扰性采取了一些必要措施。 4.详细设计并分析了CAN总线智能节点各线接口电路的输入及输出量。 5.基于微控制器编写程序，并对其中一些模拟信号予以处理。同时根据SAEJ1939协议，编写符合协议规则的CAN通信程序。 6.对所设计的软硬件系统进行调试，利用车灯和车用仪表进行了实物验证。 7.最后对整个系统开发进行了总结，并提出可行的改进和完善意见，并对本课题的后续发展和前景做出可行性分析。 本文在CAN总线数据传输和控制方面做了一定的研究工作，为国内今后的汽车电子及CAN总线技术的发展及应用提供了一定的参考。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1现场总线

1.2现场总线的发展

1.2.1基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)

1.2.2 Lon Works

1.2.3 PROFIBUS

1.2.4 HART

1.2.5 CAN(Controller Area Network)总线

1.3课题研究背景

1.3.1汽车车身控制电子技术

1.3.2现场总线的意义

1.3.3车灯控制系统利用CAN总线的意义

1.4本课题的研究意义

1.5本课题所研究的主要内容和研究方法

本章小结：

第二章CAN总线的基本工作原理

2.1 CAN协议的技术规范

2.2 CAN技术规范2.0A

2.3 CAN技术规范2.0B

2.4 CAN总线的错误处理

2.4.1错误类型和界定

2.4.2 CAN总线的错误检查

2.4.3错误检测能力

2.5位定时与同步

本章小结：

第三章J1939通信协议的分析

3.1 J1939通信协议总体介绍

3.2 J1939协议的特点

3.3 J1939通信协议系统结构

3.4 J1939协议主要单元和功能

3.4.1 J1939帧格式

3.4.2协议数据单元(PDU)

3.4.3 J1939通信方法

3.4.4传输协议功能

3.5本设计中利用J1939协议的相关参数定义

3.5.1参数定义

3.5.2参数组定义

本章小结：

第四章系统与硬件设计

4.1系统可行性分析

4.2系统组成

4.3 CAN总线节点的硬件设计

4.4控制系统功能特点

4.5系统主要功能模块及芯片介绍

4.5.1电源部分

4.5.2 CAN驱动模块

4.5.3 LIN驱动模块

4.5.4 BDM(背景调试模式)

4.5.5主芯片介绍

4.5.6开关输入信号

4.5.7模拟量输入信号

4.5.8车灯输出驱动

4.5.9指示灯驱动电路

4.5.10继电器驱动电路

4.5.11仪表驱动电路

本章小结：

第五章软件设计

5.1系统整体软件功能简介

5.2前端节点软件设计

5.2.1系统初始化设计

5.2.2 PWM波形输出程序

5.2.3通用I/O端口开关信号的输入采集与输出控制

5.2.4 PIT实时中断控制程序

5.2.5 CAN数据接收和发送

5.2.6仪表控制

5.2.7输入开关控制

5.2.8输出警告灯控制

5.3通讯传输协议

5.4后端节点软件设计

5.4.1 AD模拟量输入采集

本章小结：

第六章 测试

6.1前后端模块的固定与连接

6.2仪表测试

6.3 CAN总线通信总线信号分析

6.4 CAN总线数据的采集

6.4.1远程帧

6.4.2数据帧

6.5系统相关功能测试结果

本章小结：

总结

参考文献

附录A仪表测试数据表

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢