基于CAN总线的电池数据采集与管理系统的设计

摘要

控制器局域网(CAN)最初是由德国BOSCH公司为汽车的监测、控制系统设计的。它是一种有效的支持分布式控制或者实时控制的串行通信网络。由于其具有多主机、高性能以及高可靠性，CAN总线已经广泛应用于汽车电子控制、过程控制、机械工业、纺织机械、机器人、数控机床、医疗器械以及传感器等领域。CAN总线已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。 另一方面，随着电动车的技术的不断发展，电动车已经开始迈向了市场普及的道路。对于电动车电池的管理和维护越来越成为电动车发展的重点之一。由于CAN具有抗干扰性强、连接简单、无主通信等特点，非常适合用来实现实时数据的采集和传输。因此，本文利用CAN总线为基础设计了一个电池实时数据采集与管理系统，经分析、设计、编程和调试，在实际应用中得以实现。 该系统主要包括数据采集层，数据传输层和用户管理层三个部分。数据采集层的主要任务是电池实时数据的采集和发送；数据传输层的主要功能是通过CAN总线接收数据采集层发送的实时数据，并将其转换成RS232串口协议发送到上位机；用户管理层的主要功能是通过串口接收数据，实时显示，存储和分析。 论文完成的主要工作有： (1) 通过对系统需求的分析，将整个系统分为三个独立的层，分别进行了软硬件设计，实现了系统的模块化，增强了系统的应用性； (2) 详细的研究了CAN2.0B协议和SAE J1939协议，并在此基础上，编写了适合本设计的通讯协议； (3) 深入研究了MC9S12DG128芯片的硬件结构和软件设计方法； 本课题的创新点在于利用目前汽车工业广泛采用的CAN总线协议，设计了一套简单，高效，稳定的电池数据采集与管理系统，并在实际中得以应用。在系统设计过程中将整个系统分为3个层，大大提升了系统的模块化水平，有利于系统的扩展和维护。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

第一章系统总体设计

1.1课题背景

1.2课题来源

1.3系统需求

1.4系统功能分析

1.5系统结构

第二章CAN总线通讯协议设计

2.1 CAN总线简介

2.1.1 CAN总线的发展由来

2.1.2 CAN总线的技术特点

2.1.3 CAN总线工作原理

2.2 1939协议简介

2.2.1 SAEJ1939协议的内容

2.2.2各层协议的功能

2.3通讯协议设计

2.3.1 CAN总线的网络管理

2.3.2 CAN总线传输协议

2.3.3故障报警信息的发送

2.3.4电池实时数据的发送

2.3.5 CAN协议的应用

第三章系统硬件设计

3.1数据采集层硬件设计

3.1.1 MC9S12DG128B芯片介绍

3.1.2 CAN收发器的选择

3.2数据传输层硬件设计

3.2.1硬件设计选型

3.2.2硬件设计原理分析

第四章系统软件设计

4.1数据采集层软件设计

4.1.1 CodeWarrior3.1开发环境简介

4.1.2 MSCAN初始化程序设计

4.1.3 MSCAN发送接收程序设计

4.2数据传输层软件设计

4.2.1 SJA1000的初始化

4.2.2数据传输层主程序

4.3上位机管理程序软件设计

4.3.1开发环境简介

4.3.2串口配置与通讯的程序设计

4.3.3数据库操作

第五章系统调试及分析

5.1系统调试所需设备

5.2系统调试

5.3调试结果及分析

结 论

参考文献

在学研究成果

致谢