基于FPGA的车载CAN总线控制器设计及实现

摘要

在汽车工业领域,CAN总线凭借其安全性强、实时性和可靠性高等突出特点,已成为汽车总线网络标准。在大型客车和货车 CAN总线系统的应用层协议中, SAE J1939协议的使用最为广泛,国外的大型客车和货车的 ECU产品也大都支持SAE J1939通信协议。目前我国汽车厂商才开始将 SAE J1939协议应用到车载CAN网络中,这在很大程度上提高了 ECU产品的通用性。
　　本文深入研究了 SAE J1939协议的具体内容特别是其在车载网络中的应用。设计了基于 FPGA的车载 CAN总线控制器,实时采集发动机电控系统中的各类传感器信息;同时控制步进电机、电磁阀等执行部件完成预定功能;此外将必要的信息按 SAE J1939协议报文帧格式传输到 CAN总线中供其他 ECU使用,实现了对大型客车发动机电控系统的监控功能。本系统软件工作主要包括输入/输出信号数据处理、CAN通信和 SAE J1939协议的实现三部分内容。
　　最后结合本文设计的车载 CAN总线控制器和仿真测试软件搭建了系统功能仿真实验平台,系统运行稳定,并且验证通过了本系统的所有设计目标。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 车载网络概述

1.3 车载 CAN 网络现状和发展前景

1.4 论文主要内容和组织结构

第二章 CAN 总线技术和 SAE J1939 协议

2.1 CAN 总线协议分析

2.2 SAE J1939 协议分析

2.3 本章小结

第三章 系统总体设计方案

3.1 发动机电控系统组成

3.2 系统功能需求

3.3 系统设计规范

3.4 系统组成结构

3.5 系统特点

3.6 本章小结

第四章 车载 CAN 控制器硬件设计

4.1 硬件总体方案

4.2 FPGA 模块设计

4.3 电源模块设计

4.4 模/数转换电路设计

4.5 CAN 总线通信模块设计

4.6 I/O 扩展模块设计

4.7 电磁兼容性和可靠性设计

4.8 本章小结

第五章 车载 CAN 控制器软件设计

5.1 软件开发环境

5.2 输入/输出信号处理程序设计

5.3 CAN 通信程序设计

5.4 SAE J1939 协议应用程序设计

5.5 本章小结

第六章 系统测试

6.1 实验平台介绍

6.2 CAN 网络一致性测试

6.3 SAE J1939 网络通信测试

6.4 系统仿真实验平台

6.5 本章小结

第七章 工作总结与展望

7.1 工作总结

7.2 工作展望

致谢

参考文献