（机械设计及理论专业论文）汽车车身控制器局域网系统的研究与设计.pdf

摘要 随着汽车电子技术的迅速发展，汽车自动化程度的不断提高，各电子控制单元需 要采集的信号也越来越多，车身布线亦变得更加复杂。因此，如何实现数据信息在不 同控制单元中的共享，简化车内线束，优化汽车控制就显得尤为重要。汽车网络，即 汽车总线技术的研究与应用有效地解决了上述问题。目前，总线技术在国外汽车工业 中的应用已经十分广泛，但是由于我国的汽车工业起步较晚，技术发展不够成熟，汽 车网络技术的研发应用才刚刚丌始。 通过对国内外汽车网络技术相关研究与应用的广泛调研，本文介绍了汽车网络和 总线技术的发展现状及趋势。在参阅了大量资料的基础上，对国际上广泛采用的高性 能、低成本的汽车控制器局域网( c a n 总线) 技术的原理及整车应用情况进行了研究 和吸收，给出了基于控制器局域网的车身控制系统的解决方案。作为一种具体应用， 从系统的总体结构出发，对系统进行了分模块建立c a n 总线节点，对节点模块的硬件 构成及软件开发作了相应的技术分析，并以此对系统硬件设计中的元器件进行了严格 筛选，对系统软件开发进行了优化设计，给出了控制模块的主要硬件电路和软件流程， 对各模块及系统的软硬件进行了调试和完善。实现了车门锁、车灯、车窗、雨刮、后 视镜等车身电器负载的数字化、网络化控制。通过装车实验，结果表明本文制定的方 案切实可行，系统性能稳定、运行可靠，达到了设计的预期要求。 本文所阐述的车身控制系统不仅大大简化了传统车身线束系统，方便了故障诊 断，降低了汽车维修工作量，减轻了整车重量，降低了成本，并且通过对各电器负载 的数字化改造实现了系统的网络智能化，提高了操控的可靠性。希望本文对汽车控制 器局域网所做的相关研究能够为我国摆脱该产品技术对国外的依赖，开发具有自主知 识产权的汽车c a n 总线产品提供一点参考思路。 关键词：汽车网络，c a n 总线，控制模块，车身控制系统 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fa u t o m o b i l ee l e c t r o n i ct e c h n o l o g ya n dt h ee n h a n c e m e n t o fa u t o m a t i o n sd e g r e e ，m o r ea n dm o r es i g n a l sa l er e q u i r e dt ob ec o l l e c t e db ye v e r y e l e c t r o n i cc o n t r o lu n i t , t h u st h eb o d y w o r k sw i r i n gb e c o m e sm o r ec o m p l i c a t e d t h e r e f o r e ， t h er e a l i z a t i o no fs h a r i n gd a t ai n f o r m a t i o ni nd i f f e r e n tc o n t r o lu n i t s ，t h es i m p l i f i c a t i o no f c a rb o d yw i r i n gh a r n e s sa n dt h eo p t i m i z a t i o no fv e h i c l ec o n t r o lb e c o m ep a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t f o r t u n a t e l y , t h er e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fa u t o m o b i l en e t w o r k , i e t h ev e h i c l e b u s s i n gt e c h n i q u e ，s o l v et h ea b o v ep r o b l e m se f f e c t i v e l y t od a t e ，t h eb u st e c h n o l o g yh a s a l r e a d yb e e nw i d e l yu s e di na u t o m o b i l ei n d u s t r yi nf o r e i g nc o u n t r i e s h o w e v 吐t h e r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to fa u t o m o b i l en e t w o r kt e c h n o l o g yh a sj u s ts t a r t e di no u rc o u n t r y d u et ot h el a t e i n i t i a ls t e po fa u t o m o b i l ei n d u s t r ya n dt h ep r e m a t u r a t i o no ft e c h n o l o g y s d e v e l o p m e n t a f t e rw i d ei n v e s t i g a t i o no fd o m e s t i ca n do v e r s e a s r e l a t e dr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no f a u t o m o b i l en e t w o r k , t h i sp a p e ri n t r o d u c e sc u r r e n td e v e l o p m e n ta n dt e n d e n c yo f a u t o m o b i l en e t w o r ka n db u st e c h n o l o g y s o l u t i o no fc a rb o d yc o n t r o ls y s t e mi sg i v m b a s e do nt h ec o n t r o l l e rl o c a la r e an e t w o r ka f t e r s t u d y i n g a n d a b s o r b i n g t h e h i g l l p e r f o r m a n c ea n dl o w c o s ta u t o m o b i l ec o n t r o l l e rl o c a l a r e an e t w o r k ( c a nb u s ) t e c h n i q u e sp r i n c i p l ea n da p p l i c a t i o n ，w h i c ha r e b a s e do nn l a s sd a t a a sas p e c i f i c a p p l i c a t i o n ，f r o mt h eo v e r a l ls t r u c t u r eo ft h es y s t e m , t h i sa r t i c l em o d u l a r l ye s t a b l i s h e s c a nb u sn o d e ，a n a l y z e st h eh a r d w a r ea n dc o r r e s p o n d i n gs o f t w a r eo ft h en o d em o d u l e ， r i g o r o u s l ys c r e e n st h ec o m p o n e n t so ft h es y s t e m sh a r d w a r ed e s i g n ，o p t i m i z e st h ed e s i g n o fs y s t e m ss o f t w a r ed e v e l o p m e n t , a n dg i v e st h em a i nh a r d w a r ec i r c u i t sa n ds o f t w a r e p r o c e s s e so fc o n t r o lm o d u l e ，a sw e l la sd e b u g sa n di m p r o v e st h es o f ta n dh a r d w a r eo f e v e r ym o d u l ea n ds y s t e m t h ed i g i t i z i n ga n dn e t w o r k i n gc o n t r o lo fc a rd o o rl o c k s ，l i g h t s ， w i n d o w s ，w i p e r s ，m i r r o r sa n do t h e rv e h i c l ee l e c t r i c a ld e v i c e sh a v eb e e nr e a l i z e d r e s u l t s o b t a i n e df r o mi n s t a l l a t i o ne x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h i sd e s i g ns c h e m ec o m e su pt ot h e e x p e c t i n gr e q u i r e m e n tw h i c hi sp r a c t i c a la n dt h es y s t e mp e r f o r m a n c ei ss t a b l ea n dr e l i a b l e t h ec a rb o d yc o n t r o ls y s t e me x p o u n d e di n t h i sp a p e rn o to n l yg r e a t l ys i m p l i f i e st h e t r a d i t i o n a lb o d y w o r k sw i r i n gh a r n e s ss y s t e m , f a c i l i t a t e sm a l f u n c t i o n sd i a g n o s i s ，l o w e r s w o r k l o a do fv e h i c l em a i n t e n a n c ea n dr e d u c e sv e h i c l ew e i g h ta n dc o s t , b u ta l s oi m p r o v e s t h e r e l i a b i l i t y o fc o n t r o la n dr e a l i z e s s y s t e m s i n t e l l e c t u a l i z a t i o nb yt h ed i g i t a l t r a n s f o r m a t i o no ft h ee l e c t r i c a ld e v i c e s h o p e f u l l y , r e s e a r c ho nt h ea u t o m o b i l ec o n t r o l l e r l o c a la r e an e t w o r ki nt h i sp a p e rc o u l db eac o n t r i b u t i o nt oo u rc o u n t r yt og e tr i do fr e l i a n c e o ft h ep r o d u c t st e c h n o l o g yo nt h a to ff o r e i g nc o u n t r i e s k e y w o r d s ：a u t o m o b i l en e t w o r k , c a nb u s ，c o n t r o lm o d u l e ，c a rb o d yc o n t r o ls y s t e m i i i 附图清单 图2 1a 蝌的分层结构l o 图2 2 数据帧格式：1 3 图2 - 3 标准格式和扩展格式的仲裁场。1 3 图2 4 控制场格式1 4 图3 一l车身控制系统的扩展网络拓扑结构一2 0 图3 2 中央模块控制示意图2 l 图3 3 前部模块控制示意图：一2 l 图3 4 尾部模块控制示意图小一2 2 图4 1系统硬件总体结构2 7 图4 2g d - r x v 6 d 遥控接收模块实物图2 8 图4 3g d r x v 6 d 模块应用原理图2 9 图t i e 4 2 6 4 电源电路。2 9 图4 5 多路开关状态检测电路。3 l 图4 _ 6p c 3 5 7 开关状态检测电路3 2 图4 7m c 6 8 h c 9 0 8 g z 3 2 与m c 3 3 9 8 9 的连接示意图3 4 图4 _ 8m c 3 3 8 8 7 驱动控制电路3 5 图禾9v 1 姐2 s p 3 0 驱动控制电路3 6 图4 - 1 0 车窗电机驱动控制电路3 8 图4 - 1 1t l e 6 2 0 8 6 g 驱动控制电路3 9 图4 - 1 2 前雨刮电机驱动控制电路4 0 图4 - 1 3v n q 8 3 0 驱动控制电路4 l 图4 - 1 4v n d 9 2 0 驱动控制电路4 2 图5 - lc o d e w a r r i o r 开发调试界面4 5 图5 2 主程序流程图4 6 图5 3 定时器中断程序流程图一4 7 图5 _ 4 数据接收程序流程图。4 8 图7 1 试验台部分实物图一5 4 图7 2 试验车试验现场5 5 v i 附表清单 表2 1数据长度代码编码表1 5 表3 1 系统受控设备及其主要物理特性说明一2 4 表3 2 中央模块数据单元定义2 5 表7 1 系统功能测试5 6 v 独创性声明 本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得安徽农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：圣姿盗 签字日期： 弘1 年6 月陟日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 文件，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学可以将学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，收录到中国学位论 文全文数据库，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文，向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适 用本授权书) 。 学位论文作者签名：圣遣溘 签字日期： a 呻年 = 5 ) ，间隔l o o m s 发送 c a n _ t r a n s m i t l 0 ；，传送本地状态数据 c a nt r a n s m i t 2 0 ；，传送本地控制数据 6 2 致谢 本论文是在蒋德云教授的悉心指导和亲切关怀下完成的。蒋老师对论文的选 题、实验、撰写都倾注了大量的心血。在整个课题研究期间，他在学习和生活方面都 给我创造了许多有利的条件。他那严谨求实、诲人不倦的治学精神，博大的胸怀、渊 博的专