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DSPACE
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基于DSPACE的CAN总线通讯程序开发,基于,DSPACE,CAN,总线,通讯,程序,开发
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毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目:基于DSPACE的CAN总线 通讯程序开发 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程07-1 学 生 姓 名: 武中峰 导 师 姓 名: 王悦新 开 题 时 间: 3月2日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告学生姓名武中峰系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆07-1指导教师姓名王悦新职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称基于DSPACE的CAN总线通讯程序开发一、课题研究现状、选题目的和意义随着电子技术和传感器技术的发展,汽车可控制的信息量越来越多,汽车电子化、自动化和智能化的水平也越来越高。汽车电子控制系统应用的普及和加强,新型的控制系统开发手段层出不穷，传统的开发需依靠人工编程、大量实验验证的汽车电子设计开发模式，已经很难胜任新的开发需求。一种基于专门的计算机软硬件平台的汽车电子现代开发和测试模式已经形成,Mathworks、dSPACE、Vector等公司提供的各种软硬件之间的无缝结合使汽车电子开发和测试工作变得轻松、便捷、高效可靠。基于这些软硬件的快速控制原型、硬件在回路仿真、CAN总线等新兴技术在汽车电子开发和测试过程中得到了广泛应用。上世纪90年代，为了满足汽车工业平台战略的需求，汽车制造商开始致力于建立整车各控制部件之间的信息交互平台，而为了满足汽车工业模块化战略的需求，汽车制造商与零部件企业又共同商议了如何设置整车各模块之间控制信息的标准化接口。由此，总线技术诞生并投入使用。该技术凭借信息容量大、连接方式简洁的优势，确保了整车控制平台和模块接口的标准化，从而很快取代了传统线束在汽车电器中的位置。目前全球各大汽车制造商在上世纪90年代后期研发的汽车（乘用车和商用车）都采用了CAN总线或者车中的部分零部件具有CAN总线通信功能。以CAN总线为代表的车用总线技术已成为全球各大汽车制造商实施平台战略和模块化战略的重要措施之一。此时，总线对于全球汽车工业的意义已远远超过节省线束和连接插件。总线已成为现代汽车传输整车控制信息的神经网络。介于以CAN总线为代表的车用总线技术在现代汽车工业的重要性，目前不仅全球各大汽车制造商建立了相应的总线研发部门，并制定了相应的总线企业标准。如：通用汽车公司以CAN总线为基础制定了该公司的CAN总线标准GMLAN，而且在新车设计之初总线研发部门就开始介入。一些技术先进的国家还成立了汽车总线标准化组织并推出总线标准。如美国汽车工程师学会（SAE）基于CAN总线制定了商用车总线标准J1939。部分国家相关政府部门和高校也在开展总线基础性研究。如美国联邦机动车安全管理局、德国应用科技大学的C&S实验室等。另有一些专业公司也在专注于总线工具的研发，如全球著名汽车总线工具提供商德国VECTOR公司。此外，还有一些与总线相关的零部件商正根据主机厂的标准和规范研发具有总线通信功能的零部件。虽然从技术层面上讲，总线研发是单一技术问题，但汽车总线研发涉及面之广、协同性之强已超过了汽车历史各种单一技术的研发。基于CAN总线技术在汽车上的重要性，我选择了CAN总线通信程序的开发，也是为了CAN总线技术能够更好的在汽车上得到应用。我们在进行控制系统的开发时，常常需要面临许多难以解决的问题，而开发的时间却要求愈来愈紧迫。由于制造过程中存在误差、老化及元器件装配等问题，对控制系统提出了相当高的可靠性要求；对控制性能越来越高的要求使控制算法也越来越复杂；并行工程要求设计、实现、测试及生产准备同时进行；有时控制对象在开发过程中也在不断发生变化。由上述过程可以看出，传统的开发方法至少存在三个较大的问题：1、在对控制规律的控制特性或控制效果还没有一点把握的情况下，硬件电路已经制造了，这时还不知道设计方案能在多大程度上满足要求，或者根本不能满足要求。2、由于采用手工编程，会产生代码不可靠的问题，这样在测试过程中对出现的问题，很难确定是控制方案不理想还是软件代码有错误。更重要的是手工编程将会占用大量的时间，导致虽然有了控制方案，却要等待很长的时间才能对其进行验证和测试，从而在不知道方案是否可行的情况下就浪费了大量的时间、人力和物力，给开发带来了不必要的开支和经济损失。即使软件不存在问题，如果在测试过程中发现控制方案不理想，需要进行修改，则新的一轮工作又将开始。大量的时间又将耗费在软件的修改和调试上。3、另外，由于涉及的部门和人员过多，再加上管理不善造成的种种不协调，导致开发周期长而又长。而用 dSPACE 提倡的基于模型面向应用的现代化开发方法则要有效的多。现代开发方法的最重要的特征就是计算机辅助控制系统设计（ CACSD： Computer-Aided ControlSystem Design）。将计算机支持工具贯穿于控制系统开发测试的全过程。CACSD 不仅仅是进行控制方案的设计和离线仿真，还包括实时 RCP、产品代码的生成和硬件在回路测试，这是一个完整的流线型控制系统开发步驟。运用半实物仿真软件进行半实物仿真实验，已成为众多行业研发的常规手段。而采用 dSPACE仿真平台进行半实物仿真的研究，也代表着国际上这方面的先进水平。作为一个全方位的计算机辅助设计平台，dSPACE 拥有简单易用的代码生成及下载软件、试验工具软件，还拥有灵活性极强的硬件组合系统，具有其它仿真机所无可比拟的优越性。利用 dSPACE，可以把精力全神贯注于控制方案的构思，可以大大缩短开发周期。dSPACE 实时仿真系统是德国 dSPACE 公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和 MATLAB/Simulink 的无缝连接。dSPACE 实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和 I/O 接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。dSPACE 具有强大的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这一套并行工程提供了一个良好的环境。dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和一体化，即从一个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到一套平台中来完成。dSPACE 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件 RTI（Real-Time Interface），它是连接 dSPACE 实时系统与 MATLAB/Simulink 纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进行扩展，可以实现从 Simulink模型到 dSPACE 实时硬件代码的自动下载。另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、自动试验及参数调整软件 MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件 CLIB 以及实时动画软件 RealMotion 等。dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点：dSPACE 组合性很强。dSPACE 的过渡性和快速性好。由于 dSPACE 和MATLAB 的无缝连接，使 MATLAB 用户可以轻松掌握dSPACE 的使用，方便地从非实时分析、设计过渡到实时的分析和设计上来，大大节省了时间和费用。性能价格比高。dSPACE 是一个操作平台，它可用于许多产品的开发或实时仿真测试，而不是一物一用。dSPACE 是基于 PC 机的 Windows 操作系统，dSPACE 实时系统与主机的硬件接口使用标准 ISA 总线，从而避免用户再投资别的设备。实时性好、可靠性高。dSPACE 为流线型控制系统的开发提供了一套 CACSD的工具包 CDP（Control Development Package）。CDP 主要基于下列工具：MATLAB：用于进行模型的分析、设计、优化和数据的离线处理Simulink:用来进行基于方框图的控制系统离线仿真Real-Time-Workshop:用来从方框图模型直接生成 C代码。dSPACE 公司的 RTI：用来使代码可以在单处理器目标系统中运行。dSPACE 系列软件工具：用来对闭环试验进行交互操作。总之，利用 CDP 可以完成从系统建模、分析、离线仿真到实时仿真的全过程。基于这些优点，dSPACE 已广泛应用于航空航天、汽车、机器人及工业控制领域。也正是由于 dSPACE 这些优点的存在，使得控制系统的开发、产品型控制器的仿真测试变得更加方便易行，大大加快了新产品的研制速度，也使控制算法及仿真测试方案的研究进入更高的境界。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、熟悉matlab/dspace软件。2、研究车用CAN总线。3、设计硬件部分即SAPACE硬件系统的接口连接。4、设计软件部分,包括MATLAB的建模工作，并且使其与和NTROLDESK软件建立连接，进行仿真并调试系统完成最终设计。三、技术路线（研究方法）步骤 1：根据CAN总线的通讯结构，用 MATLAB 建立CAN总线通讯模型的方框图。步骤 2：根据CAN总线的通讯原理，用 MATLAB 工具箱设计原始控制方案。步骤 3：用 Simulink 对控制方案进行离线仿真。步骤 4：在 Simulink 框图中，从 RTI 库用拖放指令指定实时测试所需的 I/O、A/D、D/A，并对其参数进行设置。步骤 5：选择 RTW Build，自动完成目标 DSP 系统的实时 C 代码的生成、编译、连接和下载。步骤 6：用 ControlDesk 试验工具软件包与实时控制器进行交互操作，如调整控制参数，显示控制系统的状态、跟踪进程响应曲线等。步骤 7：返回步骤 1。四、进度安排（1）熟悉任务书，了解相关信息，准备资料，填写开题报告：第12周（3月1日3月14日）（2）学习各种软件，并提出相应问题：第36周（3月15日4月11日）（3）编制程序及中期检查：第78周（4月12日4月25日）（4）编程序：第910周（4月26日5月9日）（5）整理文档并提交图纸和设计说明书初稿：第1112周（5月10日5月23日）（6）毕业论文总结、评阅、审核及修改不足：第1516周（5月24日6月6日）（7）为毕业论文答辩做准备及答辩：第17周（6月7日6月13日）五、参考文献1 dSPACE User Guide-Implementation Guide. dSPACE Inc.2003.2杨涤，李立涛，杨旭，朱承元. 系统实时仿真开发环境与应用M. 清华大学出版社，2002.3韦作高;基于dSPACE的混合动力汽车试验台系统的研究与开发D;重庆大学，2007年4孙智娟，徐 杜，钟舜聪. Matlab在计算机辅助数值分析与计算中的应用J. 计算机工程与科学，20025侯钢领，欧进萍. 结构可靠指标计算的优化模型及其在Matlab环境下的实现J. 哈尔滨建筑大学学报，20016邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计. 北京：北京航空航天出版社，19967阳宪惠. 现场总线技术及其应用. 北京：清华大学出版社，19998程军等.车辆控制系统CAN总线通信的实施方法.汽车工程,2001(5)9SAE Standard. Recommended Practice for a Serical Control andCommunication Vehicle Network J1939 Issued. 20010SAESpecification. Implementation of CANforHeavy DutyTruckand Bus Market-Specification J1939. 199511SAE Standard. Vehicle Appli
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