汽车CAN网络中OSEK网络管理系统设计与优化

摘要

随着电子控制系统在汽车中的广泛应用,采用传统点对点线束连接会导致线路复杂、成本增加,可靠性急剧降低。采用数字化的汽车总线已成为必然趋势。OSEK/VDX网络管理能够完成节点在线与离线状态检测,实现协同睡眠与唤醒以及具有故障检测与恢复等功能,有效地保证了汽车总线通信的可靠性和安全性。
　　本课题以国家自然科学基金为依托,设计了基于汽车CAN总线的OSEK网络管理系统,并对网络管理定时器的取值进行优化以提高网络管理的性能。首先,介绍了MC9S12XS128微处理器的资源、MSCAN通信控制器和TJA1050收发器的内部结构,构建了CAN节点的最小硬件系统。在分析直接网络管理运行策略基础上,设计出核心模块加接口模块的网络管理系统软件架构。核心模块负责实现网络管理算法,采用有限状态机“横写法”编程思想设计网络管理复杂的状态转换程序,利用循环事件队列实现网络管理任务对网络管理事件存储和查询。接口模块负责网络管理的配置及其与外界的交互,从事件管理、配置管理、通信管理和输出管理四个方面进行了设计。然后,通过分析网络管理监控原理和建立定时器时间模型,研究了定时器取值和网络管理性能的三个指标因素之间函数关系,在基于CAN消息RM调度算法基础上,给出了定时器取值的优化算法。最后,在CANoe软件中构建半实物仿真系统进行实验验证。实验结果表明,本文网络管理系统有效地实现网络管理功能,并且优化后定时器的取值提高了网络管理的性能。
　　本文对汽车CAN总线中OSEK网络管理系统进行设计与实现,有效地保证了汽车CAN网络通信的可靠性,它为OSEK网络管理标准广泛应用于汽车网络提供了一种可行的方案。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源及研究内容

1.4 本章小结

第二章 CAN总线和OSEK网络管理

2.1 CAN总线

2.2 OSEK网络管理

2.3 OSEK直接网络管理

2.4 本章小结

第三章 基于CAN总线的OSEK网络管理系统设计

3.1 CAN节点系统硬件设计

3.2 网络管理系统软件架构设计

3.3 内核模块设计

3.4接口模块设计

3.5 本章小结

第四章 OSEK网络管理定时器取值的优化

4.1 网络管理定时器

4.2影响定时器取值指标因素分析

4.3 定时器取值的优化算法

4.4 本章小结

第五章 网络管理实验系统的构建

5.1 实验软件简介

5.2 实验平台构建

5.3 网络管理系统功能的验证

5.4 定时器取值优化算法的验证

5.5 本章小结

第六章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况