基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计毕业论文.doc

毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 文 题 目 基于 CAN 总线的汽车车灯 控制网络的软件设计 毕业设计 论文 诚信声明书毕业设计 论文 诚信声明书 本人声明 本人所提交的毕业论文 基于 CAN 总线的汽车车灯控制 网络的软件设计 是本人在指导教师指导下独立研究 写作的成果 论 文中所引用他人的文献 数据 图件 资料均已明确标注 对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式注明并表示感谢 本人完全清楚本声明的法律后果 申请学位论文和资料若有不实之 处 本人愿承担相应的法律责任 论文作者签名 时间 年 月 日 指导教师签名 时间 年 月 日 西西 安安 邮邮 电电 大大 学学 毕业设计毕业设计 论文论文 任务书任务书 学生姓名学生姓名周俊杰指导教师指导教师王雁平职称职称讲师 院院 系系 自动化学院专业专业测控技术与仪器 题目题目基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 任务与要求任务与要求 通过分析 总线网络的基本工作原理及其技术规范 设计一 个简单的现场总线总线汽车车灯控制网络 实现汽车的现场总线总 线的自收发实现 要求提交 1 对汽车网络控制功能和现场总线总线进行分析 2 使用单个现场总线总线硬件电路板实现其自收发功能 即现场总 线节点自收发报文 3 传输的数据为 INT0 按键计数值 传输数值 接收的数值为基数 灯一亮 为偶数灯二亮 开始日期开始日期 2012 03 082012 03 08 完成日期完成日期 2012 6 202012 6 20 系主任系主任 签字签字 20122012 年年 1 1 月月 8 8 日日 西西 安安 邮邮 电电 大大 学学 毕毕 业业 设设 计计 论文论文 工工 作作 计计 划划 学生姓名学生姓名 周俊杰 指导教师指导教师 王雁平 职称职称 讲师 院院 系系 自动化学院 专业专业 测控技术与仪器 题目题目 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 工作进程工作进程 第 1 周 3 8 3 12完成知识储备 认真复习现场总线总线基本理 第 2 周 3 13 3 19掌握 SJA1000 的工作原理 学习 C 语言编程的 基本操作 提交毕业设计开题报告 第 3 周 3 20 3 26学习 Keil uVision2 编程工具 并使用 STC ISP V480 将程序烧写入单片机 第 4 周 3 27 4 2完成现场总线总线的初始化设计方案 用 C 语 言编程 第 5 周 4 3 4 9分析中央处理器程序 第 6 周 4 10 4 16完成中央处理器程序和车灯控制程序 第 7 周 4 17 4 23提供分析整理报告 并进行中期检查 第 8 周 4 24 4 30通过完成程序 并在 Keil uVision2 运行 第 9 周 5 1 5 7调试 并在硬件上初步调试 第 10 周 5 8 5 14改进程序 第 11 周 5 15 5 21进行后期检查 第 12 周 5 22 5 28毕业设计论文 第 13 周 5 29 6 4完成毕业设计论文 第 14 周 6 5 6 20完成毕业设计答辩 起 止 时 间工 作 内 容 主要参考书目 资料 1 相关论文 电子版 2 SJA1000 手册 3 现场总线总线技术 杨春杰 王曙光 北京航空航天大学出版社 2009 4 轻松入门现场总线总线 李真花 崔健 北京航空航天大学出版社 2011 1 计算机一台 相关编程环境 2 现场总线实验板 单片机和 SJA1000 芯片 3 相关的图书资料 每周听取学生工作汇报 并进行专门指导至少 1 2 次 随时解决学生设计中遇到的问题 无 主要参考书目 资料 主要仪器设备及材料 论文 设计 过程中教师的指导安排 对计划的说明 西安邮电大学 毕业设计 论文 开题报告 自动化院 系 测控技术与仪器 专业 2008级 测控 0803班 课题名称 基于 CAN 总线的汽车车灯 控制网络的软件设计 学生姓名 周俊杰 学号 06082077 指导教师 王雁平 报告日期 2012 年 3 月 18 日 1 本课题所涉及的问题及应用现状综述 在众多汽车网络标准的主流协议中 本设计采用了高性能 低成本的现场总线总 线网络协议 深入研究现场总线网络协议的技术规范 描述了现场总线总线的分层结 构中的数据链路层和物理层 简要介绍了现场总线总线的一些基本概念和基本组织规 则 详细阐述了现场总线总线的报文 帧格式 错误类型以及检测错误能力 提出一种通用模块化试验板的软 硬件设计思想 完成了中央节点和四个车灯节 点的试验板硬件电路设计 实现了基于把四个车灯控制系统作为现场总线节点直接连 接到现场总线总线网络中 再接上一个中央控制节点 即可实现基于现场总线总线的 汽车车灯控制网络 汽车网络是计算机网络技术和工业现场总线控制技术在汽车中应用的结果 汽车 网络控制是研究如何利用总线数据通信原理实现现代汽车中各个独立电子系统和控制 装置间控制信息传递通道的简洁互连 实时 可靠的数据交换及综合协调控制的一门 最新技术 它是以科学 合理的数据通信协议及支持这样协议的大规模集成电路器件 为基础的 汽车电子控制采用网络化设计可大大降低设计成本 缩短设计周期 其经济效益 是十分明显的 因而最初只属于高档车的网络概念 现已逐步扩展到大批量生产的经 济型车上 今天网络化的电子系统己成为所有级别汽车中至关重要的部件 2 本课题需要重点研究的关键问题 解决的思路及实现预期目标的可行 性分析 关键问题关键问题 理解现场总线网络的分层结构 现场总线总线的报文及其帧格式 现 场总线总线中的错误处理以及位定时要求四个方面对现场总线总线网络协议的技术规 范进行了详细介绍 深入分析了报文格式中的数据帧 远程帧 过载帧和帧间空隙 指 出了它们之间的区别和联系 而且描述了各帧的结构和帧中各个位的意义和作用 解决思路解决思路 掌握汇编语言的基本知识 分析算法的性能指标通过仿真 熟悉软件 编程的基本方法和思路 预期目标的可行性分析预期目标的可行性分析系统上电后 首先对微处理器 89C51 进行复位 复位后 89C51 对自身和现场总线模块进行初始化 之后 对于主控节点和各车灯节点要设计 不同的程序 主控节点主要负责传输控制信号到现场总线总线 各车灯节点负责从现场 总线总线上接收信号 通信过程报文传输可能会遇到问题 3 完成本课题的工作方案 2012 3 8 2012 3 18 第 1 周 3 8 3 12 完成知识储备 认真复习现场总线总线基本理 第 2 周 3 13 3 19 掌握 SJA1000 的工作原理 提交毕业设计开题报告 第 3 周 3 20 3 26 学习 Keil 编程工具 并使用 STC ISP 将程序烧写入单片机 第 4 周 3 27 4 2 完成现场总线总线的初始化设计 用 C 语言编程 第 5 周 4 3 4 9 分析中央处理器程序 第 6 周 4 10 4 16 完成中央处理器程序和车灯控制程序 第 7 周 4 17 4 23 提供分析整理报告 并进行中期检查 第 8 周 4 24 4 30 通过完成程序 并在 Keil uVision2 运行 第 9 周 5 1 5 7 调试 并在硬件上初步调试 第 10 周 5 8 5 14 改进程序 第 11 周 5 15 5 21 进行后期检查 第 12 周 5 22 5 28 毕业设计论文 第 13 周 5 29 6 4 完成毕业设计论文 第 14 周 6 5 6 20 完成毕业设计答辩 4 指导教师审阅意见 指导教师指导教师 签字 年 月 日 说明 本报告必须由承担毕业论文 设计 课题任务的学生在毕业论文 设计 正式开 始的第 1 周周五之前独立撰写完成 并交指导教师审阅 西西安安邮邮电电大大学学毕毕业业设设计计 论论文文 成成绩绩评评定定表表 学生姓名周俊杰性别男学号06082077 专 业 班 级 测控 0803 班 课题名称 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软 件设计 课题 类型 科研题 目 难 度 一 般 毕业设计 论文 时 间 2012 年 3 月 8 日 6 月 20 日 指导教师 王雁平 职称 讲师 课题任务 完成情况 论 文 千字 设计 计算说 明书 千字 图纸 张 其它 含附 件 指导教师意见 分项得分 开题调研论证 分 课题质量 论文内容 分 创新 分 论文撰写 规范 分 学习态度 分 外文翻译 分 指导教师审阅成绩 指导教师 签字 年 月 日 评 阅 教 师 意 见 分项得分 选题 分 开题调研论证 分 课题质量 论文内容 分 创新 分 论文撰写 规范 分 外文翻译 分 评阅成绩 评阅教师 签字 年 月 日 验 收 小 组 意 见 分项得分 准备情况 分 毕业设计 论文 质量 分 操作 回答问题 分 验收成绩 验收教师 组长 签字 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 分项得分 准备情况 分 陈述情况 分 回答问题 分 仪表 分 答辩成绩 答辩小组组长 签字 年 月 日 成绩计算方法 填写本系实用比例 指导教师成绩指导教师成绩 20 评阅成绩评阅成绩 30 验收成绩验收成绩 30 答辩成绩答辩成绩 20 学生实得成绩 百分制 指导教师成绩指导教师成绩 评阅成绩评阅成绩 验收成绩验收成绩 答辩成绩答辩成绩 总评总评 答 辩 委 员 会 意 见 毕业论文 设计 总评成绩 等级 系答辩委员会主任 签字 系 签章 年 月 日 备 注 西安邮电学院毕业论文 设计 成绩评定表 续表 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 引言 1 2 汽车网络技术综述与发展 2 2 1 汽车网络技术的发展历史 2 2 2 现场总线总线的基本特点 2 2 4 我国汽车网络及车灯控制系统的发展状况 5 3 车灯控制系统的硬件设计 7 3 1 车灯总成控制系统的功能描述 7 3 2 MCU 的选择 7 3 3 现场总线通讯控制器 10 3 4 现场总线总线收发器 12 4 现场总线总线的报文 13 4 1 现场总线总线报文的数据帧 14 4 2 现场总线错误帧 15 5 系统的软件设计 16 5 1 现场总线控制初始化程序 16 5 2 报文的处理程序设计 18 5 3 软件可靠性设计 20 6 结论 22 致 谢 23 参考文献 24 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 I 摘 要 本设计对汽车网络控制技术的发展过程 应用及其网络拓扑进行了全面的介绍 系统地分析了各种不同侧重功能的汽车网络标准 并且深入对其主流协议进行了研 究 在详细深入研究和分析了汽车网络技术的国际发展动态 结合我国汽车网络技 术实际应用和未来发展状况 认为只靠技术引进不利于未来发展 应尽快吸收和研 发具有自主知识产权的汽车网络协议和标准的汽车网络技术 在当今汽车网络标准的主流协议中 现场总线总线网络协议具有低成本 高性 能的特点 研究现场总线网络协议的标准 主要了解了现场总线总线的分层结构中 的数据链路层和物理层 介绍了现场总线总线的一些基本概念 详细阐述了现场总 线总线的报文 帧格式 错误类型以及检测错误能力 本设计提出一种通过软 硬件模块化设计思想 完成了中央节点和两个车灯节 点的软硬件电路设计 实现了基于把两个车灯控制系统作为现场总线节点 再接上 一个中央控制节点 即可实现基于现场总线总线的汽车车灯控制网络 关键词 汽车网络 现场总线总线 汽车车灯控制网络 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 II Abstract Conducted a comprehensive introduction to the vehicle network control technology development process application and network topology Systematic analysis of the automotive network standards for a variety of different focus and depth to its mainstream protocols Detailed in depth study and analysis of international developments of the automotive network technologies combined with China s automobile practical application of network technology and the future development that rely on the introduction of technology is not conducive to future development As soon as possible to absorb and vehicle network technology R 只有 MODR 的数值为 9 时 单片机才有相应的访问权限对 不是内部相应的寄存器进行与写相反的操作 NN MODR 单片机允许对非内部寄存器进行相应的写的相关指令 看似进行读与写的访问地址读具有同一片地址 可是写的数据也许与读的数据结果却有 所差异 5 2 报文的处理程序设计 节点的报文传输采用中断控制 该流程图还包括了由于传输方缓冲区未能释放 而没能传输的报文调度 在这种情况下现场总线控制器可发挥中止传输的功能 可 打开 CAN 中 断 初始化结束 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 19 以实现 89C51 现场总线控制器的此种特性 可以用来传输一个重要的报文 该报文 将会首先于存入传输缓冲区但没有正确传输的报文 因为个别问题使一个传输报文 依旧处于排队等待接受服务的情况下 这时的传输缓冲区会被锁定 图 5 2 中央处理器程序设计 void INT0 Counter void interrupt 0 using 1 INT0 按键为计数按键 每按一次按键 产生一个中断 EA 0 关闭中断 Txd data 计数器加 1 存储计数结果 并为待传输的数据 TXD flag 1 要传输数据标志位 即重新传输数据 以更新 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 20 EA 1 重新开启中断 显示值函数接从报文中的数据读取出来 送还给单片机的 P2 1 与 P2 2 两个 LED 灯 一个按键控制两个灯的效果 void led uchar number if number 100 当计数值等于 100 时 number 0 数值要清 0 uchar num number 2 数值余 2 后的结果付给 num led1 num led2 num 同一个值要么是 0 要么是 1 付给车灯只有一个灯亮 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 21 图 4 2 报文发送流程图 首先对 SJA1000 初始化 在此处读写采用外部寄存器寻址方式设定 SJA1000 寄 存器 所以可片选不用设置 在死循环里首先调用接收处理程序 如果按键按下 调用接收报文程序 待 CAN 总线接收到报文 调用发送处理程序 调用发送报文子 函数 将报文里的数读出 并付给控制灯 5 3 软件可靠性设计 合理的软件设计可以减少硬件设备的复杂 缩短开发的周期 便于维护 并能 提高汽车产品的安全性与可靠性 虽然硬件采用了抗干装置 可是复杂的干扰信号 产生还是会产生影响 而且具有未知性 给保证系统的抗干扰增加了难度 所以 往往在硬件抗干设备上 还要采取补充抗干扰技术的软件 为硬件措施的增加效果 汇编语言的缺点是可读性差 所以可读性成了汇编语言编写的主要缺点 调试 困难 在实际应用中 只要求软件占用较小的内存储不可行 因为随着 MCU 的控制 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 22 的设备越来越自动化 导致存代码量急剧增加 可以提高程序的可靠性需要算法支 持和不断的调试和测试 因而可以方便的找出错误并采用有效的算法 5 3 1 测试方案 利用 keil 软件编程环境 可以清楚地看到整个流程 并且能够减少手写带来的笔误 编写各个模块 还能进行模块检测 提高程序的编写速度 在 keil 测试完成之后 在仿真软上进行测试 测试完成后 再在硬件上进行检测 根据硬件应积极的修改 首先要符合电路图的设计 其次调试 记录调试结果 分析显现的原因 找出存在 的问题 并且努力的解决问题 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 23 6 结论 这个项目主要针对现在比较具有现实应用的汽车网络设计 介绍了主流的 CAN 总线网络 运用 51 单片机为控制核心 将 SJA1000 作为外部存储器 SJA1000 与 82C250 芯片的报文发送与接收 将需要传输的数据写入报文中 在接收到时读取数 据 经过数次实验与失败 总结了在软硬件联调时 首先要确保硬件正常工作 硬 件正常是整个调试工作的基础 在进行软件调试之前需仔细检查硬件连接 自收发 可以实现测试 CAN 控制器与处理器连接 运用到了 CAN 节点初始化编程 CAN 通信 的基础 在这个过程中要耐得住寂寞 坚守自己的信念 尽管是在软件编程检测时无错 但与硬件结合时 出现错误 好在天道酬勤 一个个的难关被我攻破 在这段时间 里我都倍受煎熬 但无论计划的安排 问题的处理 还是在个人思想的长进 自学 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 24 能力的提高 都有一个全新的飞跃 课程设计即将结束 但是我们对汽车电子设计的爱好却不会停止 我们依旧会 迈着坚定的步伐 继续追寻我们的梦想 致 谢 首先要感谢王雁平老师 是他在整个毕业设计过程中给我提供了毕业设计所需 要的资料 帮助解答毕业设计中遇到的问题 其次要感谢和我一起做毕业设计的莫 东衡 正是有了他的硬件支持 我们才在遇到问题时 相互鼓励 最终解决了问题 圆满地完成了毕业设计的各项工作 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 25 参考文献 1 冯进喜 汽车转向灯自动关灯电路 电子报 1987 12 32 2 郭天祥 51 单片机 C 语言教程 北京 电子工业出版社 2010 3 杨春杰 王曙光 CAN 总线技术 北京 北京航空航天大学出版社 2009 4 杨光友 朱宏辉 单片微型计算机原理及接口技术 北京 中国水利水电出 版社 5 高锋 单片微机应用系统设计及使用技术 北京 机械工业出版社 1 8 6 轻松入门 CAN 总线 李真花 崔健 北京航空航天大学出版社 2011 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 26 毕业论文 设计 原创性声明毕业论文 设计 原创性声明 本人所呈交的毕业论文 设计 是我在导师的指导下进行的研究工作及取得本人所呈交的毕业论文 设计 是我在导师的指导下进行的研究工作及取得 的研究成果 据我所知 除文中已经注明引用的内容外 本论文 设计 不包含其的研究成果 据我所知 除文中已经注明引用的内容外 本论文 设计 不包含其 他个人已经发表或撰写过的研究成果 对本论文 设计 的研究做出重要贡献的个他个人已经发表或撰写过的研究成果 对本论文 设计 的研究做出重要贡献的个 人和集体 均已在文中作了明确说明并表示谢意 人和集体 均已在文中作了明确说明并表示谢意 作者签名 作者签名 日期 日