基于can总线的汽车车灯控制网络的软件设计毕业论文(编辑修改稿)

基于can总线的汽车车灯控制网络的软件设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

期阶段中早期的汽车网络中，各个厂商都用自己的标准， 大基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 2 家都想在这个领域称雄称霸 军阀割据，导致没有一 个 大家都认同的 标准出现。 这给用户带来了很大的麻烦。 每个用户都要自己定义 繁琐的 通信协议 用来 串行通信的发送和接收器。 没有统一的标准。 汽车网路急需建立相互之间的联系。 因为整个行业的发展需要大家联合，协助建立一个被大家接收的协议。 汽车网络技术的发展历史 汽车网络技术的研究与应用的初期辉煌在 1990，当时各个 有实力重视研发的 汽车 生产 商就花费很大的投资在研究中。 其中应用 作为汽车动力系统和车身电子系统最主要的应用网络，现场总线已经被欧洲汽车制造商广泛接受，同时它也正在为美国和远东的各汽车制造商所接受，用来构建汽 车网络。 虽然以往美国汽车制造商广泛使用J1850 来构建车身网络，但目前 DaimlerChrVsler、 Ford 和 General Motors(GM)等汽车制造商已经投入到现场总线总线的开发之中，而 J1 850 也正被现场总线所逐步取代。 在远东， Toyota 已经在其汽车十采用现场总线总线连网，而其他的日本和韩国汽车制造商也正在积极跟进。 现场总线总线的基本特点 汽车上使用的高速网络系统的总线标准，特别是广泛使用的 iso11898 国际标准。 该屏蔽或非屏蔽双绞线总线接口可以再极其严峻的环境中安全可靠正常的工 作。 在iso11898 标准建议，即使在双绞线电路两根线短路或地面，还要求汽车能够正常安全的工作。 现场总线的数据传送方式位串行数据通信，通信速率在正常工作情况下 1 Mb／ s为其最大。 由位速率决定系统内现场总线其中任意两节点间的能正常传输的距离。 在大部分实时控制现场 1 Mb／ s 传输速率是远远足够的。 因为实际操作中传输距离小于四十米。 现场总线总线以，实时监视、检查报文格式、填充循环冗余校验位，还有和高效检测错误的功能。 可以达到误码概率小于。 实现永久性故障的自动识别和干扰的短暂能力是运用了 故障界定技术。 关闭模式的现场总线是由于受到连续干扰。 更重要的是接入现场总线网络时，脱离硬件或软件的与节点应用层修改。 现场总线有如下基本特点： 总线访问采用基于优先权的多主方式 通过标识符（ ID）标识的信息内容，遍历网络全部过程中，没有重复或相同的被标示的符号。 报文传输 过程中，每当接收一条信息后，就是通过标示符来判断这些信基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 3 息是否与自己有关。 如果有关的信息，它会被处理，否则忽略。 这就是所谓的主模式。 它的主要特点是下在理论上不受限制的网络号（其实是在限制电力负荷）中的一个节点，在传输相同的数据信息是可 以被不同的节点采纳。 ID 数值越小，其优先权反而越高。 优先权是由标识符决定的。 节点每当总线空闲时，信息将被重新自动传输。 那个节点获得最高优先权，总线使用权将被这个节点获得。 为保障这个节点传输，除了这个节点其他节点将被迫停止传输。 非破坏性的基于线路竞争的仲裁机制 总线上任一个潜在的冲突根据无破坏性机制进行总线仲裁。 固定格式的帧是现场总线上主要的的信息传送方式，此帧在长度都为固定值。 如果大于一个节点同时开始传输帧， 并且总线的状态是空闲， 由此引起的总线访问冲突是利用基于线路竞争的仲裁对标识符 进行判别来解决的。 仲裁机制可以保证既不会丢失信息，也不会浪费时间。 优先权最高的帧的传输器将获得访问总线的权利。 利用接收滤波对帧实现了多点传送 所有节点都不用设置地址信息。 帧接收滤波处理方法是接收器对信息的拒收或接受的处理方。 信息被接收是否和接收器有联系用这个处理方法可以识别出来，所以接收器没何必要辨别出准是信息的传输器，反过来也是如此。 支持远程数据请求 通过传输一个远程帧，请求另一节点传输的数据帧可以满足数据需要，数据帧标识符指定相应的远程帧标识符为。 数据一致性存在在 全部过程里 数据在全部过程里具相同特性。 同时可以通过任意节点接收，也可以任何节点接收，可以实现在现场总线网络。 因此，系统与数据相同特性功能，这个功能是使用处理故障方法与组播理论获得。 ．仲裁失败、或传输期间被故障损坏了的帧能自动重发 任何正在传输节点数据和任何正在正常 (或错误激活状态下 )接收数据的节点都能对出现了错误的帧作出标记，并进行出错通报。 这些帧会立即被放弃，此后，遵循系统所采取的恢复计时机制，它们将被适时重发。 从检测出错误开始、到可以着手传输下一个帧为止的这段时间称为恢复时间，此后如果再未 出错的话，恢复时间占17~23 个位时间（在总线遭受严重干扰的场合，最多占 29个位时间）。 所有接收器都会校验所接收帧的一致性，然后对具有一致性的帧做出应答、对不具有一致性的帧做出标记。 仲裁失败或在传输过程中被错误干扰了的帧将会在下次总线空闲期间被自动重基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 4 发。 要被重发的帧处理起来与别的帧完全一样。 这意味着，为了获得对总线进行访问的权利，它还是要参与仲裁过程。 汽车网拓扑络结构 总线拓扑 总线型结构，是由一根总线连通个个节点。 以广播方式发送信息，当节点 A 发送信息，其余 BCD 节点均能接受信 息。 缺点如果总线发生故障，其他节点均瘫痪。 如图 31。 图 21 总线型拓扑 星型拓扑 每个节点都有其自己的沟通渠道，更容易添加新的节点，作为网络的拓扑结构，总线型访问方式不被需要，所以使用的拓扑型结构通信规定可以被简明；传输介质运用光纤材质 ，网络实施更简洁。 但它的缺点是：较长的连接线 ，整个网络都依靠中枢。 如图 32。 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 5 图 22 星型线型拓扑 环型拓扑 所有的节点相互连接 使整个网络形成一个闭环。 数据从一个节点发出沿着网络单向传输。 因为它的特殊结构，造就了它需要一个适应自身的协议。 来进行信息的接收环形令牌解决了这个问题。 那个节点拿到了令牌，它就 具有了发送信息的优先权 如图33。 图 23 环型线型拓扑 我国汽车网络及车灯控制系统的发展状况 汽车行业将来的发展的必然走向是网络技术，重点是在网络通信协议的规则，可是关键的汽车总线应用产品的核心技术都被国外企业掌握，我国短期缺少成熟的汽车总线协议和相关产品。 中国的本土汽车品牌也加强与大中专院校合作 ,努力培 养相关的汽车网络人才 ,建立了许多实验室 ,同时举办各类比赛。 争取在相关领域取得突破。 目前处于前期发展的汽车网络水平，相比应用早期的布线技术控制车灯功能，直接导致汽车线路复杂成本过高，安全性极大程度的影响汽车质量。 汽车行业也面临着各式各样的贸易壁垒 ,要想在未来 国际化的市场份额中分的一份蛋糕，掌握汽车电子技术未来发展的方向。 加大 研究和开发 投资，早期拥 有中国特色的自 主知识产权的汽车网络技术及应用系统刻不容缓。 位数值表示 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 6 在总线上若既有显性又有隐形时，最后显示显性。 如图 24。 图 24 3 车灯控制系统的硬件设计 在研究了现场总线总线协议 的 通信 协议 的基础上， 首先进行电路图设计，再用仿真软件模拟电路图，待仿真合格后，进行硬件焊接。 车灯总成控制系统的功能描述 两个节 点通过总线现场总线总线收发器连接到现场总线总线上。 车灯控制 中断 开关设，当操作控制开关时，中央节点将相应的控制指令和数据传输到现场总线 ，汽车灯控制网络总体框图如图 31。 图 31 车灯控制网络总体框图 车灯控制按键 MCU Can 总线发送器 Can 总线接收器 车灯 1 车灯 2 V C A N H V C A N L 隐性位 隐性位 显性位 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 7 MCU 的选择 车灯控制系统微控制器 (MCU)采用 ATMEL 公司的 89C51 单片机， 一般每片 单片机可重复烧录 100 多次。 采用超强密度的生产的器件。 由于单个芯片 中采用很多方式 8位 CPU 和 快速存储方式 ， ATMEL 生产 的 89C51 是一种 高性价比 控制器， 89C51单片机拥有较 多 应用 控制系统 是 一种 方便控制 且 物美价廉 的 办法。 89C51 的主要特性如下： 与 MCS51 兼容 可编程 容量为 4K 字节 寿命： 一千次 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 1288 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16位定时器 /计数器 有 5个 的 中断源 可编 序 程 的 串行 的 通道 低 能 耗的 空 闲置 与 掉 了 电 的 模式 芯 片内 部 振荡器 件与带 时钟 的 电路 89C51 的各个引脚的功能如下表 32 所示。 表 32 89C51 单片机各引脚及功能说明 序号 引脚名称 引脚序号 功能说明 1 P0 口 3239 8 位并行双向 I/O 口，访问外部存储器时， 可作为低 8 位地址线 /数据总线复用 2 P1 口 18 通用 I/O 口， 8 位准双向，编程和校验时作为低 8位地址线， 和 另有第二功能 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 8 3 P2 口 2128 通用 8 位准双向 I/O 口，访问外部存储器时，可作为高 8 位地址线 4 P3 口 1017 8 位准双向 I/O 口，提供部分第二功能 5 RST 9 复位信号输入端，高电平有效 6 EA/Vpp 31 访问芯片内部和外部程序存储器的选择信号 /编程电压 7 PSEN 29 外部程序存储器选通信号，低电平有效 8 ALE/PROG 30 低 8 位 地址锁存信号 /编程脉冲输入 在 89C51 的所有 I/O 口中， P3 口集中了其中很多的第二功能，介绍了 各个管脚的第二功能 ，如下表 33。 表 33 单片机 P3 口的第二功能 引脚 第二功能 说明 RXD 串行数据接收 TXD 串行数据传输 外部中断 0 请求 外部中断 1 请求 T0 定时器 0 外部事件计数输入 T1 定时器 1 外部事件计数输入 外部 RAM 写选通 单片机最小系统，单片机管脚连接图如图 34所示。 基于 CAN 总线的汽车车灯控制网络的软件设计 9 图 34 由 R1/C3 组成 ,在复位在上电瞬间， RC电路充电，由于电容上电压不能突变，所以 RST 引脚出现高电平。 RST 引脚出现的高电平会随着对电容 C 的充电过程而逐渐回落，为了保证 RST 引脚出现的高电平持续两个机器周期以上的时间，参照教材， C 取10u,R 取。 现场总线通讯控制器 本设计中现场总线控制器采用 PHILIPS公司的 SJA1000芯片，现场总线控制器（ 基础 现场总线）的 衍生 产品， 并且附加了另一类工作方式 —— 增强型 现场总线， 主要满足 现场总线 协议。 该协议添加了一些便于 操作的新功能。 SJA1000 的基本特征如下 表 31：。