基于LIN總線的SVW-POLO四車門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯+中期報(bào)告+答辯PPT】
基于LIN總線的SVW-POLO四車門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【獨(dú)家畢業(yè)課程設(shè)計(jì)含任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯+中期報(bào)告+答辯PPT】,基于,lin,總線,svw,polo,車門,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì),獨(dú)家,畢業(yè),課程設(shè)計(jì),任務(wù)書,開題,報(bào)告,講演,呈文,外文,翻譯,中期,答辯,ppt
基于 線的 車門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要: 隨著社會(huì),科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們對(duì)汽車性能的要求也越來越高。汽車電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用也越來越廣泛。為了使汽車的線束更加有序,增加通信的穩(wěn)定性,并盡可能的降低成本, 線廣泛運(yùn)用在汽車上。 本文針對(duì) 車的車門、車窗、后視鏡、指示燈等實(shí)物設(shè)計(jì)了一套基于 線的四車門控制系統(tǒng)。我們分別從硬件和軟件兩方面對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。硬件包括主要芯片的選用,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)等內(nèi)容;軟件我們設(shè)計(jì)了 從節(jié)點(diǎn)的軟件原理框圖。在設(shè)計(jì)過程中,充分考慮了綜合成本和性能兩方面的因素,實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)車門的控制。 關(guān)鍵詞: 汽車電子;汽車網(wǎng)絡(luò); 線;車門控制系統(tǒng)。 N As of on of is in to of as as to is in a of IN of of of we of IN of of of of 錄 摘要: . I . 錄 . 汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜述 . 1 言 . 1 載網(wǎng)絡(luò)簡介 . 3 有的汽車主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹 . 5 國汽車網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 狀況 . 5 文工作 . 6 2 絡(luò)介紹 . 7 言 . 7 絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) . 8 絡(luò)的特點(diǎn) . 10 絡(luò)的通信協(xié)議 . 11 絡(luò)的幀結(jié)構(gòu) . 11 議的實(shí)際應(yīng)用 . 14 3 基于 線的車門控制 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) . 15 體設(shè)計(jì) . 15 片的選型及功能介紹 . 17 . 17 2 . 18 . 18 4 15 16 . 19 7 . 19 4 基于 線的 車門控制系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn) . 20 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) . 20 塊 . 20 源管理模塊 . 22 線接口 . 22 合開關(guān)輸入模塊 . 23 動(dòng)模塊 . 23 口模塊 . 24 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) . 25 號(hào)具體的實(shí)現(xiàn)流程 . 26 從節(jié)點(diǎn)程序流程 . 26 5 總結(jié)與展望 . 30 結(jié) . 30 望 . 30 參 考 文 獻(xiàn) . 31 附 錄 . 32 致 謝 . 36 1 汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)綜述 言 隨著汽車工業(yè)和電子技術(shù)的快速成長,電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛,由單一的機(jī)械制造向高級(jí)的機(jī)電一體化方向發(fā)展,逐步進(jìn)入了電腦控制時(shí)代,成為了“電子汽車”。 汽車機(jī)電一體化的發(fā)展是建立在電子技術(shù)的發(fā)展之上的。從真空管、晶體管、集成電路。大規(guī)模集成電路一步步成長到了超大規(guī)模集成電路,研發(fā)出了計(jì)算機(jī)等各種各樣的電子設(shè)備,汽車的電子化也在電子技術(shù)的快速成長下不斷進(jìn)步。自 20世紀(jì) 70 年代以來,電子產(chǎn)品在汽車的應(yīng)用的比例逐年遞增,汽車的電子化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度成為了現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)尺。汽車的機(jī)電一體化被譽(yù)為汽車技術(shù)的一次躍進(jìn)。如今,汽車電子技術(shù)已成為汽車發(fā)展的技術(shù)職稱和產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵。一些豪華轎車電子元件成本占整車成本的比例很大,高級(jí)轎車在各個(gè)方面都裝有上百個(gè)微控 制器和傳感器,電子產(chǎn)品的成本占到整車成本的 50%以上,可以說電子技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到汽車全部的系統(tǒng)中。尤其近幾年來,隨著現(xiàn)代汽車向智能化和多媒體化發(fā)展,使汽車同時(shí)擁有了交通、娛樂、通信、辦公的綜合功能,同時(shí),這樣的需求對(duì)汽車電子技術(shù)的要求也越來越高。據(jù)海外專家預(yù)測,未來汽車電子設(shè)備將占到汽車成本比例的 30%到 50%。 電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用已經(jīng)有很長時(shí)間的歷史了。 20 世紀(jì) 50 年代,人們在汽車上加裝電子管收音機(jī)。當(dāng)晶體管收音機(jī)發(fā)明后,在汽車上廣泛使用。尤其在70 年代以后,電子技術(shù)開始廣泛的應(yīng)用于解決汽車的安全 、污染、節(jié)油三大問題 1 2。 70 年代后期,汽車電子的集成化開始了應(yīng)用研發(fā),主要是采用集成電路和 8位微處理器研發(fā)出了汽車的獨(dú)立控制系統(tǒng),各自完成各自的功能。 20 世紀(jì) 90 年代中期,汽車電子技術(shù)開始高速發(fā)展。在電子技術(shù)與控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上,汽車電控系統(tǒng)廣泛使用 16 位或 32 位微處理器對(duì)汽車進(jìn)行控制。電子元件的逐漸微型化,為現(xiàn)代汽車實(shí)現(xiàn)集中控制提供了基礎(chǔ),電控系統(tǒng)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。 2 目前汽車電子技術(shù)已經(jīng)成長到了第四階段,電子技術(shù)(含微機(jī)技術(shù))、傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等綜合技術(shù)的不斷發(fā)展、從科研階段進(jìn)入到了成熟的產(chǎn)品量產(chǎn)階段。 從汽車電子技術(shù)的軟件和硬件兩方面說,硬件包含了中央控制器、執(zhí)行元件、傳感器等;軟件主要是匯編語言、 C 語言等其他高級(jí)語言編制的各種程序,包含數(shù)據(jù)采集、計(jì)算判斷、監(jiān)控、報(bào)警、自診斷等功能。就功能來說分為一下幾個(gè)方面的內(nèi)容: 1) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)。主要是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行管理,包括空燃比控制、點(diǎn)火控制、怠速控制、配氣正時(shí)控制、渦輪的介入時(shí)間控制等。 2) 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)和行駛控制系統(tǒng)。汽車的動(dòng)力系統(tǒng)和燃油控制等都屬于此方面。 3) 汽車安全及故障診斷系統(tǒng)。主要是保障汽車的安全性,包括防撞系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)、安全氣囊等。 4) 汽車的信息系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)汽車的網(wǎng)絡(luò)智能化、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)、汽車網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 5) 車身電子控制系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)汽車的舒適性、包括座椅的調(diào)節(jié)、空調(diào)的控制、燈光的控制等。 6) 汽車電子元件。就是組成各個(gè)系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)電子元件、包括各種傳感器、繼電器、執(zhí)行件、接插件等等。 7) 還 包 括 在 現(xiàn) 代 汽 車 設(shè) 計(jì) 過 程 中 運(yùn) 用 到 的 各 種 技 術(shù) , 包 括 汽 車計(jì)、 路圖繪制、制造與 試驗(yàn)以及涉及到的各類軟件 3。 汽車電子技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型、安全性、舒適性等方面有了很大的提高,適應(yīng)了越來越高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展,汽車不僅僅作為一種交通工具,更是成為了生活和工作范圍的一種延伸??梢栽谄嚿洗螂娫?、上網(wǎng)和處理工作。汽車逐漸進(jìn)入多媒體時(shí)代。 “電子汽車”將提高人們的生活水平,受到人們越來越高的期待 4。 3 載網(wǎng)絡(luò)簡介 近年來,隨著車載電控系統(tǒng)的日益復(fù)雜,整車系統(tǒng)對(duì)車身各個(gè)電控單元相互之間通信能力的要求也日益增長。傳統(tǒng)車載系統(tǒng)的各個(gè)控制單元之間采用的 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式使得車內(nèi)線束增多,在內(nèi)部通信的可靠性,安全性以及重量等方面都會(huì)給汽車設(shè)計(jì)和制造帶來了巨大的困擾 5。為了減少車內(nèi)線束,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速共享交換,提高傳輸?shù)目煽啃裕行У慕档统杀?,在快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)了 線、 線、 線等基礎(chǔ)的汽車電子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),如圖 示,即為車載網(wǎng)絡(luò)。 圖 用車載網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分類圖 車載網(wǎng)絡(luò) (稱為車輛通信網(wǎng)絡(luò)。該通信網(wǎng)絡(luò)作為新型的車輛通信網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)車輛內(nèi)部設(shè)備之間 (2P)、車輛與車輛之間( 以 及 車 輛 與 道 路 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 之 間 ( 2I)的復(fù)雜數(shù)據(jù)通信,為車輛的運(yùn)行提供了多種安全應(yīng)用(如事故預(yù)警,交通管理)和非安全應(yīng)用(如故障自診斷,路況指引, 入及車內(nèi)多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋?近年來在汽車行業(yè)中整車中的各個(gè)零部件由純機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化、電控 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化逐步轉(zhuǎn)變。這些車載電子技術(shù)的應(yīng)用改革,都離不開對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)的依賴,如車載 障診斷,不停車收費(fèi)系統(tǒng),車聯(lián)網(wǎng)多媒體智能交互系統(tǒng)等。 4 相對(duì)于車載網(wǎng)絡(luò),老舊的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)線束連接存在以下問題: 1) 增加汽車的生產(chǎn)和使用成本 2) 影響汽車使用的安全性和可維護(hù)性 隨著汽車系統(tǒng)中電控單元的大幅增加,為了簡化線路,實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息在各個(gè)汽車電氣設(shè)備中的數(shù)據(jù)共享,提高車輛數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性,降低汽車的故障率,汽車制造商和相應(yīng)的研發(fā)部門開始設(shè)計(jì)具有一定組織結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),開發(fā)新的工業(yè)總線系統(tǒng),即車載網(wǎng)絡(luò),來進(jìn)一步規(guī) 范,替代原有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)線束連接,如控制器局域網(wǎng)( ,局部連接網(wǎng)絡(luò)( 局域網(wǎng)( 。在車載網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)電控單元相互連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò),相關(guān)信息通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行傳輸,從而實(shí)現(xiàn)信息資源共享。 車載網(wǎng)絡(luò)也算是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一種,車載網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在汽車領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)特殊應(yīng)用,又呈現(xiàn)出部分與汽車相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn),具體如下: 1) 由于使用了總線技術(shù)代替了傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的導(dǎo)線。在為車身布線提供方便的同時(shí),還大幅度消減了導(dǎo)線的數(shù)量和體積,降低了線路成本 6。 2) 由于減少了線路和節(jié)點(diǎn),信號(hào)傳輸和整車線路的可靠性大幅提高。 3) 改善了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提高了系統(tǒng)的靈活性,通過系統(tǒng)軟件即可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的變化與維護(hù)升級(jí)。 4) 為汽車故障診斷提供通用接口,通過故障代碼等形式對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信或車載控制單元經(jīng)行測試診斷,便于維修人員對(duì)車載設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和故障檢修。 美國汽車工程師學(xué)會(huì)的汽車網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)對(duì)綜合系統(tǒng)的復(fù)雜程度、數(shù)據(jù)流量、傳輸數(shù)率、網(wǎng)絡(luò)的可靠性、延遲時(shí)間等參 量,將汽車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)劃分為以下幾類: A 類網(wǎng)絡(luò)主要是針對(duì)傳感器執(zhí)行器進(jìn)行控制的低速網(wǎng)絡(luò)。傳輸速率小于 10Kb/s,主要用于后視鏡,車窗,燈光等不需要精確控制的電控單元的數(shù)據(jù)傳輸。 B 類網(wǎng)絡(luò)是針對(duì)獨(dú)立模塊之間數(shù)據(jù)互通的中速網(wǎng)絡(luò)。傳輸速率一般在 10Kb/s125Kb/s 之間,主要應(yīng)用于舒適系統(tǒng)和儀表顯示等系統(tǒng)。 C 類網(wǎng)絡(luò)是針對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的控制以及 駕駛輔助系統(tǒng)等需要高速,實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸系統(tǒng),傳輸速率一般在 125Kb/s 1Mb/s 之間。 D 類網(wǎng)絡(luò)是智能數(shù)據(jù)總線 絡(luò)主要是面對(duì)多媒體影音娛樂系統(tǒng),傳輸速 5 率一般在 250Kb/s 100Mb/s 之間。 E 類網(wǎng)絡(luò)是面向汽車被動(dòng)安全系統(tǒng)(如安全氣囊)的車載網(wǎng)絡(luò),其傳輸速率為10Mb/s。 從目前的汽車制造行業(yè)來看,通常都采用多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互結(jié)合在汽車上進(jìn)行綜和應(yīng)用。特別值得一提的是,隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,車載無線網(wǎng)絡(luò)也得到了廣泛應(yīng)用,如藍(lán)牙技術(shù), 術(shù)等。 有的汽車主流網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹 1) 控制器局域網(wǎng)( 線是德國 司在 80 年代為解決現(xiàn)代汽車繁雜的 控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)互通而研發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議 7。它是一種多主節(jié)點(diǎn)的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),通信速率可達(dá) 1。節(jié)點(diǎn)之間不分主次,由信息的優(yōu)先級(jí)決定順序。當(dāng)同時(shí)有多條信息發(fā)起通信時(shí),優(yōu)先級(jí)低的避讓優(yōu)先級(jí)高的,不會(huì)對(duì)線路造成堵塞。 2) 局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (絡(luò)( 一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò),通常情況下主要用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制 8。本質(zhì)上講 線是一種輔助的車載總線網(wǎng)絡(luò)。 本文后面將會(huì)對(duì) 線進(jìn)行詳細(xì)的介紹。 3) 設(shè)備網(wǎng)( 設(shè)備網(wǎng)是一種開放式的通信網(wǎng)絡(luò)。雖然 絡(luò)是工業(yè)控制的底層網(wǎng)絡(luò),通信速率較低,傳輸數(shù)據(jù)也較少,但由于 備網(wǎng)采用了新的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),如遵循控制及信息協(xié)議 有較低的成本,較高的效率和較高的可靠性等特點(diǎn)。 國汽車網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r 20 世紀(jì) 90 年代初,總線技術(shù)開始 應(yīng)用在 汽車 上 。如今已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車 上必不可少的的組件 , 總線技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)線束的優(yōu)點(diǎn)使得絕大部分汽車 都 或多或少的采用 了 線??偩€零部件也成為發(fā)展的主流。 對(duì)于我國來說,國內(nèi)汽車制造水平和零部件的發(fā)展水平極不平衡。由于發(fā)展時(shí)間太短, 國內(nèi)真正 具有 自主研發(fā)總線接口的零部件 能力的廠商的 幾乎沒有 9。 由于我國總線技術(shù)發(fā)展年限較短,在汽車的量產(chǎn)過程中, 線的零 6 部件幾乎都是國外研發(fā)的,一部分是國外生產(chǎn)的,一部分是由國內(nèi)合資或外資企業(yè)生產(chǎn)。 從單純的技術(shù)層面來說,通過幾年的發(fā)展,國內(nèi)的生產(chǎn)水平與國際先進(jìn)水平差距正在縮小。但從量產(chǎn)角度來說,由于國內(nèi)離國際先進(jìn)水平差距還是很大,總線研發(fā)還處于起步階段。 文工作 本課題以 線技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出一套 對(duì)汽車各個(gè)車門進(jìn)行控制的方案,對(duì)各個(gè)車門的車窗,車鎖,后視鏡,各項(xiàng)指示燈進(jìn)行實(shí)體驅(qū)動(dòng)控制。設(shè)計(jì)方案是通過一個(gè) 節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)從節(jié)點(diǎn)構(gòu)成 域網(wǎng)絡(luò),總節(jié)點(diǎn)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制命令,各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息來對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信。 本方案主要想要實(shí)現(xiàn)以下功能: 1) 深入研究汽車電子技術(shù)和汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀。 2) 根據(jù)主從節(jié)點(diǎn)的具體需求進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。 3) 進(jìn)行車門軟件系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì) 。 7 2 絡(luò)介紹 言 車載 絡(luò)( 一種低速、低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò),針對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。 在不需要 線的高速帶寬和復(fù)雜功能的場所,比如對(duì)車門、車窗、后視鏡的控制,使用 線可以大大節(jié)省成本。 線最初被開發(fā)于 1996 年,是由 信( 80系列開發(fā)的一種基于 協(xié)議即 1997 年 作,幫助他們改進(jìn)以滿足更多復(fù)雜的需求。 1998 年 12 月,成立了 會(huì)。開發(fā) 準(zhǔn)的目的在于研發(fā)出一種適合在低端,對(duì)速度和可靠性要求不高、低成本的的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 議經(jīng)歷了幾個(gè)版本的發(fā)布與更新,具體如表 示。 表 議的歷史版本 版本發(fā)布時(shí)間 本 本正式發(fā)布 本正式發(fā)布 本正式發(fā)布 本正式發(fā)布,主要針對(duì)物理層進(jìn)行了修改,提供了節(jié)點(diǎn)之間的兼容性 本正式發(fā)布,支持配置和診斷的標(biāo)準(zhǔn)化,規(guī)定了節(jié)點(diǎn)性能文件等 本正式發(fā)布,澄清了部分內(nèi)容,修正了配置部分,將傳輸層和診斷部分獨(dú)立分開 8 絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖 述了 絡(luò)和 絡(luò)在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的分布。通常來說,一個(gè)典型的車載 信網(wǎng)絡(luò)包含了 機(jī)節(jié)點(diǎn)和從機(jī)節(jié)點(diǎn)。一個(gè) 點(diǎn)即為一個(gè) 口。 絡(luò)與圖 的 線相連時(shí)需要加入 關(guān),用來協(xié)調(diào)不同網(wǎng)絡(luò)類型數(shù)據(jù)的交互通信。其網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)如圖 示。 圖 絡(luò)在汽車中的分布 圖 絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) 需要注意的是,由于 絡(luò)在汽車中一般以輔助總線的形式存在,經(jīng)常與上層網(wǎng)絡(luò),如 絡(luò)相連接,因此有時(shí)也被稱為 網(wǎng)絡(luò)。此外,在車載網(wǎng)絡(luò)中一個(gè) 能會(huì)有多個(gè) 口,連接到不同的 信子網(wǎng)中。 9 在 絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)中,節(jié)點(diǎn)應(yīng)用層向下層傳輸信號(hào)和消息。信號(hào)和消息保存于幀中的數(shù)據(jù)段,是節(jié)點(diǎn)發(fā)出的實(shí)質(zhì)信息。用信號(hào)封裝與信號(hào)的攜帶幀(幀 0間)進(jìn)行區(qū)分,用于在運(yùn)行狀態(tài)傳遞上層發(fā)出的信息,如溫度傳感器的測量結(jié)果等。消息封裝于診斷幀(幀 圍在 0 0),是有固定的格式,最大長度不能超過 4096 字節(jié)的信息,如服務(wù)請(qǐng)求等。應(yīng)用程序通過信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)信息的傳遞,如圖 示 圖 點(diǎn)的構(gòu)成 與 線類似, 線也是單線總線。由于物理層限制,一個(gè) 絡(luò)最能只能包含 16個(gè)節(jié)點(diǎn),一般情況都控制在 12個(gè)左右。 2V,傳輸速率為 20Kb/s。顯然,相比于 絡(luò), 絡(luò)更適合在低速網(wǎng)絡(luò)中使用。 從任務(wù)分配角度上講, 絡(luò)的主機(jī)節(jié)點(diǎn)( 含了主機(jī)任務(wù)( 從機(jī)任務(wù)( 從機(jī)節(jié)點(diǎn)( 包含從機(jī)任務(wù),如圖 示。 10 圖 絡(luò)主 /從節(jié)點(diǎn)的任務(wù)分布 具體來說, 絡(luò)中的主機(jī)任務(wù)包含以下內(nèi)容: 1) 調(diào)度總線上幀的傳輸次序; 2) 監(jiān)測數(shù)據(jù), 處理錯(cuò)誤; 3) 作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘參考; 4) 接收從機(jī)點(diǎn)發(fā)出的總線喚醒信息。 根據(jù) 絡(luò)的協(xié)議和主從節(jié)點(diǎn)的任務(wù)分配機(jī)制,從機(jī)任務(wù)不能夠主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù),需要接受主機(jī) 發(fā)送的幀頭,即信息幀的起始部分,進(jìn)而根據(jù)幀頭所包含的信息判斷以下三中不同的內(nèi)容: 1) 發(fā)送應(yīng)答,即幀中除幀頭外剩余的部分。 2) 接收應(yīng)答; 3) 既不接收應(yīng)答也不發(fā)送應(yīng)答。 絡(luò)的特點(diǎn) 相對(duì)于 絡(luò)而言, 絡(luò)雖然在部分性能上不及 絡(luò),但同樣也具有其自身的特點(diǎn),具體描述如下: 1) 主從式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)從機(jī)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,這在一定程度上保證了數(shù)據(jù)傳遞的可靠性,也保持了一定的向上和向下的兼容性。 2) 較低的軟件成本。 絡(luò)采用了開放式的協(xié)議規(guī)范,可以免費(fèi)從官網(wǎng)獲得。除此之外, 絡(luò)采用了基于普通 口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)方案,不需要單獨(dú)的硬件模塊支持,大大降低了 絡(luò)的硬件成本。此外, 絡(luò)中的從機(jī)節(jié)點(diǎn)無需高精度時(shí)鐘就可以完成自同步,總線采用一條單根電纜等,這些措施 都大大的降低了 絡(luò)解決方案的成本。 3) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性。相對(duì)于普通的 絡(luò) ,其數(shù)據(jù)的傳輸更具有確定性,即傳播時(shí)間可以提前算出,有效降低了發(fā)生網(wǎng)絡(luò)沖突的概率,一定程度上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?,可靠性和?shí)時(shí)性,能夠滿足 絡(luò)在車載網(wǎng)絡(luò)中的要求。 4) 可預(yù)測的 能??偩€對(duì)系統(tǒng)的電磁兼容性( 較好的預(yù)測能力。為了限制系統(tǒng)的電磁干擾強(qiáng)度( ,議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸速率為 20Kb/s。 5) 網(wǎng)絡(luò)的管理和診斷。在 絡(luò)中,系統(tǒng)提供了較為完善的信息處理, 網(wǎng) 11 絡(luò)管理配置,信號(hào)識(shí)別以及網(wǎng)絡(luò)故障診斷等功能,能夠?yàn)?線的可靠運(yùn)行和管理提供較為全面的保障,在提高 絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性方面提供了較為周全的保障。 絡(luò)的通信協(xié)議 在前面的內(nèi)容,已經(jīng)介紹過 絡(luò)中,有且只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)。同時(shí), 線全部節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)從通信任務(wù),其主要內(nèi)容是發(fā)送信息和接受信息兩大內(nèi)容,而主節(jié)點(diǎn)除從通信任務(wù)之外還有一個(gè)主發(fā)送任務(wù)。 一般來說,一個(gè) 線上的通信一般由主發(fā)送任務(wù)發(fā)起。在 絡(luò)中,這種通信規(guī)則交換數(shù)據(jù)時(shí)可以使用多種方法:由主節(jié)點(diǎn)到一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn);由一個(gè)從節(jié)點(diǎn)到主節(jié)點(diǎn)或者其他從節(jié)點(diǎn),通訊信號(hào)可以不經(jīng)過主節(jié)點(diǎn)直接在在從節(jié)點(diǎn)之間傳遞或者主節(jié)點(diǎn)以廣播的形式向總線發(fā)送信息。由主控制器決定報(bào)文幀中的時(shí)序。 絡(luò)的幀結(jié)構(gòu) 一般來說,在 絡(luò)中,信息幀的幀頭主要包含了同步間隔段、同步段、以及 保護(hù) ,應(yīng)答包含數(shù)據(jù)段和校驗(yàn)和段,示。 圖 絡(luò)中信息幀的幀頭 在 線上“ 0”代表顯性電平( 而“ 1”代表隱性電平 (所有的節(jié)點(diǎn)都發(fā)送隱性電平時(shí),總線才表現(xiàn)隱性電平??梢姡@性電平起主導(dǎo)作用。 1. 同步間隔段( 在 絡(luò)中同步間隔( 同步間隔段間隔符 (同組成了同步間隔段。同步間隔段可以標(biāo)志一個(gè)幀的開始。同步間隔段間隔符至少保持1 位的隱性電平狀態(tài)。 2. 同步段( 在介紹同步段之前,首先需要補(bǔ)充介紹一下字節(jié)域( 在 絡(luò) 12 中,字節(jié)域主要包括 1 位起止位( 性)、 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位( 性)。通常來說,這種數(shù)據(jù)格式是一種標(biāo)準(zhǔn)的 據(jù)傳輸格式。 在 一幀當(dāng)中,除了同步間隔段,后面的信息都是以字節(jié)域的格式進(jìn)行傳輸?shù)?。為了?shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)信息同步, 絡(luò)采用下降沿位判斷標(biāo)志的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)同步,即采用字節(jié) 0方式進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理,具體同步段的的字節(jié)域如圖 示。 圖 絡(luò)中的數(shù)據(jù)同步 通常情況下, 線可以采用片上振蕩器等精度和成本相對(duì)較低的時(shí)鐘。所以需要通過同步段進(jìn)行調(diào)整與主機(jī)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘之間的偏差,這也是 絡(luò)中采用數(shù)據(jù)同步機(jī)制的目的。 3. 受保護(hù)的 ( 在 絡(luò)中,一般將受保護(hù) 的前 6 位稱為幀 D),與兩個(gè)奇偶檢驗(yàn)位一起組成受保護(hù)的 。根據(jù) 絡(luò)的協(xié)議規(guī)范,幀 數(shù)值應(yīng)該在 00區(qū)間之間,共 64 個(gè)。幀 作用主要是標(biāo)識(shí) 絡(luò)中信息幀的類別和目的地。在 絡(luò)數(shù)據(jù)通信過程中,從機(jī)任務(wù)是對(duì)幀頭做出反應(yīng),包括接收、應(yīng)答、忽略等等,都是依據(jù)幀 進(jìn)行判斷的。如果幀 到傳輸錯(cuò)誤,信號(hào)就無法被正確的傳送到達(dá)目的地。因此,引入了奇偶校驗(yàn)位以對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性進(jìn)行檢測。 4. 數(shù)據(jù)段( 在 絡(luò)的數(shù)據(jù)通信過程中,節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)位于幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)段,主要包含 1 到 8 字節(jié)。從發(fā)送的順序角度來看,節(jié)點(diǎn)會(huì)選擇優(yōu)先級(jí)編號(hào)最低的字節(jié) 13 然后在以編號(hào)依次增加的順序繼續(xù)發(fā)送其他數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)段主要包含兩種數(shù)據(jù)類型,信號(hào)數(shù)據(jù)( 診斷消息( 號(hào)數(shù)據(jù)由信號(hào)攜帶幀傳遞,一個(gè)幀 應(yīng)的數(shù)據(jù)段可能包含一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。一般來說 線上的數(shù)據(jù)是以廣播形式被發(fā)送到總線上的,任何節(jié)點(diǎn)均能接收,但并非所有信號(hào)對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有用,非目標(biāo)節(jié)點(diǎn)會(huì)忽略當(dāng)前幀的應(yīng)答部分。 5. 校驗(yàn)和段( 絡(luò)中,校驗(yàn)和段對(duì)信息幀中所傳 輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)。對(duì)于具體的數(shù)據(jù)校驗(yàn)和而言,校驗(yàn)和又可以進(jìn)一步分為標(biāo)準(zhǔn)型校驗(yàn)和( 增強(qiáng)型校驗(yàn)和( 具體如圖 示。 圖 絡(luò)中的校驗(yàn)和類型 在 絡(luò)中,系統(tǒng)具體采用了什么類型的校驗(yàn)和主要由主機(jī)節(jié)點(diǎn)管理和決定,而發(fā)布節(jié)點(diǎn)和其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)則會(huì)根據(jù)相應(yīng)的幀 判斷采用哪種校驗(yàn)和方式。 14 議的實(shí)際應(yīng)用 絡(luò)一般主要用于一些時(shí)效性要求較低的網(wǎng)絡(luò),典型應(yīng)用就是用于車身的電子控制系統(tǒng),控制對(duì)象主要是一些 低速電機(jī)、電磁閥、開關(guān)等器件。用 線可以有效的增加總線長度,大大降低成本,提高抗干擾能力。具體如汽車的空調(diào)控制系統(tǒng)、車門控制系統(tǒng)、座椅控制系統(tǒng)、車頂控制系統(tǒng)等。 15 3 基于 線的車門控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 車門是汽車上使用頻率最高的部件之一,現(xiàn)代汽車的車門一般都會(huì)裝有負(fù)責(zé)門鎖和插銷的中央門鎖控制器、用于電動(dòng)車窗升降的電動(dòng)玻璃升降控制器、調(diào)整后視鏡角度和加熱后視鏡的后視鏡控制器,還有一些狀態(tài)指示燈。車門的功能在不斷增多,單對(duì)于信息傳輸?shù)臅r(shí)效性并沒有太高要求, 絡(luò)滿足其需要的要求并能有效的降低成本。還能避免傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信可能造成的短路現(xiàn)象。 絡(luò)還能實(shí)現(xiàn)一些擴(kuò)展的功能,如車窗的防夾功能、智能防盜功能等等,這對(duì)解決傳統(tǒng)系統(tǒng)功能擴(kuò)展的難題有很大的意義。 體設(shè)計(jì) 基于 線的車門控制系統(tǒng)是一個(gè) 復(fù)雜的分層系統(tǒng),其包括著 絡(luò)的基礎(chǔ)構(gòu)建(主從節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì))與上層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信( 關(guān))。本文主要設(shè)計(jì) 絡(luò)的構(gòu)建,對(duì) 關(guān)只作簡單說明。針對(duì) 型我們選擇了一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和三個(gè)從節(jié)點(diǎn)的的設(shè)計(jì)方法,如圖 示 。 圖 體方案設(shè)計(jì)圖 我們將駕駛員一側(cè)的車門設(shè)置為 絡(luò)的主節(jié)點(diǎn),右前車門和兩個(gè)后車門為絡(luò)的從節(jié)點(diǎn)。安全級(jí)別從高到低為:左前車門高于右前車門,后排車門最低。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 示。 16 7 各 車門的控制模塊的具體功能如下: 左前車門:作為基于 線的車門控制系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)。首先需要接受中央組合開關(guān)發(fā)出的控制命令,判斷是否針對(duì)本車門,如果針對(duì)執(zhí)行信號(hào)。如果是針對(duì)其他車門發(fā)出的信號(hào),則通過 線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的從節(jié)點(diǎn),并接受總線上傳回的各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信號(hào)包括故障信息等等。并對(duì)左前車門的,車窗、門鎖、后視鏡、狀態(tài)指示燈等負(fù)載進(jìn)行直接控制。保持與上位機(jī)的通信。 右前車門:接收主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的命令,對(duì)右前車門的車窗、車鎖、后視鏡、指示燈等負(fù)載進(jìn)行直接控制,并向主節(jié)點(diǎn)傳輸狀態(tài)信息。 兩后車門:接受主節(jié)點(diǎn)發(fā) 出的命令,對(duì)后車門的車窗、車鎖、只是能等負(fù)載進(jìn)行直接控制,并向主節(jié)點(diǎn)傳輸狀態(tài)信息。 圖 門控制系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)具體功能示意圖 片的選型及功能介紹 根據(jù)控制系統(tǒng)的具體需要和控制成本的考慮,我們進(jìn)行了芯片選型。采用了 列的 8 位單片機(jī)和 驅(qū)動(dòng)芯片。下面我們分別來介紹一下各個(gè)芯片的功能。 18 司專門為汽車電子研發(fā)的具有強(qiáng)大功能的 8位微處理器。 它采用高性能 構(gòu) ,部總線統(tǒng)一 頻 率 ,60 存 ,1 部 鐘模塊 (串行通信模塊 (一個(gè)串行外圍接口模塊 (15 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,三個(gè)計(jì)時(shí)模塊 (塊 ),系統(tǒng)保護(hù)功能 (微控制器工作正常復(fù)位 ,低電壓檢測復(fù)位 ,非法指令檢測復(fù)位 ,非法地址復(fù)位 ),等待 /停止低功率模式 ,上電復(fù)位 和外部復(fù)位銷 ,五個(gè)鍵盤中斷模式 ,制器模塊 10。所有單片機(jī) 列包括以下功能 :升級(jí)編程模式 ,16 位尋址模式 ,16 個(gè)索引寄存器和堆棧指針 ,內(nèi)存到 內(nèi)存的數(shù)據(jù)傳輸 ,快速 8 乘 8 指令 ,快速 16 除以 8 指令 ,令 ,控制器應(yīng)用程序代碼的優(yōu)化 ,支持 C 語言 ,使用 式的封裝11。該芯片具有強(qiáng)大的功能 通常用于 絡(luò)或 絡(luò)的 主節(jié)點(diǎn) 中 。 2 右前門并不作為 絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)所以不需要集成 制器,所以我們選用了這款較為低端的單片機(jī)。它的主要特性是: 高性能 構(gòu) ,與命令代碼完全兼容 ;5v 工作電壓 ;8內(nèi)部總線頻率 ;可以通過態(tài)自動(dòng)喚醒 ; 1000 字節(jié)的 片內(nèi) 通道 16 位定時(shí)器 (10 位 8 通道數(shù)模 轉(zhuǎn)換器 (系統(tǒng)保護(hù)功能 (控制器 工作 正常復(fù)位 ,低電壓 檢測 復(fù)位 ,非法指令檢測復(fù)位 ,非法地址 檢測 復(fù)位 ),等待 /停止低功率模式 ;具有 32 針和 48 針兩種封裝格式 。 司的 片是專用于 單線物理接口器件,通信速率范圍為 1 20Kb/s,有正常和睡眠兩種工作模式, 擁有 總線喚醒、 令喚醒和接口外部高壓開關(guān)輸入喚醒三種喚醒方式。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 圖及各引腳功能如圖 示 13。 19 圖 部結(jié)構(gòu)框圖及各引腳功能 4 15 16 這三款均為 司生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)芯片。其中 款為多負(fù)載芯片。在本系統(tǒng)中,主要將其使用在車鎖、后視鏡轉(zhuǎn)動(dòng)、加熱、指示燈。由于驅(qū)動(dòng)玻璃的電機(jī)所需電流較大,所以單獨(dú)選用 款芯片專門用于驅(qū)動(dòng)玻璃電機(jī)。這三款芯片都具有過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和過溫保護(hù)功能。 7 線物理接口芯片。本系統(tǒng)只是提供一個(gè) 線接口,并不設(shè)計(jì) 據(jù)轉(zhuǎn)換。所以此芯片不再贅述。 20 4 基于 線的車門控制系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn) 由設(shè)計(jì)要求可知,在整個(gè) 線系統(tǒng)中,汽車左前門控制模塊的功能是最多的,任務(wù)最重。而其他三個(gè)車門的功能是左前門控制功能的一部分。所以,下面的零件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)主要以駕駛員側(cè)車門控制系統(tǒng)為例重點(diǎn)介紹,其他三個(gè)車門系統(tǒng)只有在有區(qū)別的部分作簡單介紹。 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 本 系 統(tǒng) 主 節(jié) 點(diǎn) 即 左 前 門 控 制 模 塊 的 硬 件 包 含 七 部 分 : 、 線接口 ( 線接口(本文主要針對(duì) 絡(luò)主題,網(wǎng)關(guān)不做研究)、上位機(jī)通信串口模塊、電源管理器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換控制模塊和負(fù)載驅(qū)動(dòng)輸出模塊。如圖 示。 圖 絡(luò)主節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 塊 選擇是整個(gè)系統(tǒng)中最重要的部分,在 定確定的前提下我們才對(duì)其余的硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。有上節(jié)分析可知,我們用左前車門控制模塊作為 擔(dān)負(fù) 線上指令的收發(fā),其次要控制自身車門的車鎖、車窗、后視鏡及相關(guān)的指示燈狀態(tài),還需和上位機(jī)進(jìn)行通信,需提供 線接口。我 21 們可以有兩種實(shí)現(xiàn)方式: 1) 選擇一般的 線控制器外部添加; 2) 選擇內(nèi)部集成 制器的芯片。 在本設(shè)計(jì)的中我們選用了 司的 片,它內(nèi)部集成了 線控制器和 行通信模塊。一方面減少了電路板上的電子元件數(shù)量,減少了線束連接,提高了系統(tǒng)的可靠性。該 原理圖如圖 示。大圖詳見附錄 3。 圖 節(jié)點(diǎn)的中央控制器單元的原理圖 需提供對(duì)各種故障信息進(jìn)行檢測的能力,包括系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)斷路及各個(gè)車窗、車鎖、后視鏡產(chǎn)生的局部故障、發(fā)生故障時(shí)向上位機(jī)發(fā)送故障信息并顯示報(bào)警,并將故障信息儲(chǔ)存在 ,以供后續(xù)維修提供直接可靠的數(shù)據(jù)。 主節(jié)點(diǎn)的 元的原理圖 如圖 示,包括時(shí)鐘電路、電源濾波電路、復(fù)位電路、與仿真器相連的 試電路、上位機(jī)連接電路等等。 2 具有的特性,十分適合做 節(jié)點(diǎn)的中央控制器。 源管理模塊 電源管理模塊包括電壓轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路,目的是對(duì)輸入的 12V 電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換,為其他模塊電路提供 5V 的工作電壓。本設(shè)計(jì)我們選用了 源轉(zhuǎn)換芯片,具有電流保護(hù)和反向電壓保護(hù)功能,詳細(xì)電路圖如下: 圖 源管理模塊 線接口 線接口,負(fù)責(zé) 線的連接。 發(fā)器我們選用了 是一個(gè)面向物理層的 議接口器件。 線接口部分電路如圖 與 連控制該收發(fā)器的狀態(tài), 應(yīng)引腳負(fù)責(zé)與 線進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。 號(hào)控制電源的輸出,在 線睡眠的時(shí)候可以切斷電源,喚醒后接通電源。 23 圖 線接口 合開關(guān)輸入模塊 我們的設(shè)計(jì)完全是為 門控制系統(tǒng)開發(fā) ,所以組合開關(guān)也是使用的 型的原配組合開關(guān),它的每個(gè)開關(guān)都有兩種以上的狀態(tài),每個(gè)狀態(tài)輸出的電阻信號(hào)不同,通過搭建外圍電路,將電阻信號(hào)以電壓信號(hào)的形式反應(yīng)出來,再連接至 口,便可識(shí)別每個(gè)開關(guān)的狀態(tài)位置。電路圖由圖 示。大圖詳見附錄 1。 圖 合開關(guān)輸入模塊 動(dòng)模塊 24 驅(qū)動(dòng)部分我們選擇了 智能驅(qū)動(dòng)芯片,使系統(tǒng)的控制動(dòng)作準(zhǔn)確,同時(shí)具有智能的故障反饋功能,并具有優(yōu)良的抗電磁干擾功能。主節(jié)點(diǎn)采用了 具有的電流反饋功能可以通過將電流反饋端通過一電阻和 口相連,便可間接判斷該芯片輸出的電流大小,以此判斷車窗的極限位置,也為根據(jù)電流大小實(shí)現(xiàn)防夾功能提供了硬件條件。其他所有負(fù)載都使用 片驅(qū)動(dòng),它還具備 號(hào)輸出功能,在我們的設(shè)計(jì)中主要用于前排座位前燈自動(dòng)開 /關(guān)延緩處理,也可用于實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的保護(hù)。電路圖如圖 圖詳見附錄 2。 圖 動(dòng)模塊 口模塊 為了模擬 塊的中央集控功能,我們將主節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)連接,提供上位機(jī)控制和主節(jié)點(diǎn)控制兩種模式,當(dāng)處于上位機(jī)控制模式時(shí),主節(jié)點(diǎn)控制模式失效。這里需要注意:因?yàn)?片只有一個(gè) 塊,而且已經(jīng)被 以我們需要用普通的 I/0 口進(jìn)行模擬。電路設(shè)計(jì)如圖 示。 25 圖 口模塊 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)存在三個(gè)從節(jié)點(diǎn),右前車門控制模塊除多一個(gè)驅(qū)動(dòng)右前后視鏡的電機(jī)外,均與兩后車門相同。從節(jié)點(diǎn)由 5 部分組成: 、線接口 (電源管理芯片( 組合開關(guān)模塊和負(fù)載驅(qū)動(dòng)模塊。從節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)如圖所 示。 圖 絡(luò)從節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu) 從節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)于主節(jié)點(diǎn)來說簡單了很多,其中組合開關(guān)部分只是對(duì)車門車窗上升和下降的控制。 分原理圖如圖 示。大圖詳見附錄 4。 26 圖 節(jié)點(diǎn)的中央控制器單元原理圖 號(hào)具體的實(shí)現(xiàn)流程 下面我們用駕駛員控制右后車門車窗來演示本系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)該功能的。 首先,操縱駕駛員側(cè)車門的控制右后車門車窗的組合開關(guān), 電阻大小發(fā)生改變,通過外圍電路以電壓信號(hào)的形式傳到 節(jié)點(diǎn) 口上,中央控制器識(shí)別出組合開關(guān)的狀態(tài)后通過 口將信號(hào)傳給 發(fā)器, 發(fā)器的 口收到 遞的信號(hào)后通過 線以廣播的形式發(fā)送信息。此時(shí),右后車門從節(jié)點(diǎn)上的 發(fā)器收到主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的命令后通過 遞給從節(jié)點(diǎn) 過 到了主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的控制命令,隨即通過 口向控制車窗升降的驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)出命令。驅(qū)動(dòng)芯片的 收到總線的控制命令后隨即對(duì)車窗的升降進(jìn)行控制。 以上我們介紹了 絡(luò)的整體架構(gòu)和硬件設(shè)計(jì),接下來我們將會(huì)簡單介紹一下主從結(jié)構(gòu)的基本軟件結(jié)構(gòu),和如何用軟件實(shí)現(xiàn)功能。 從節(jié)點(diǎn)程序流程 絡(luò)中主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一致的,都是由 動(dòng)( 應(yīng)用程序接口( 應(yīng)用軟件(部分組成,如圖 示。 27 圖 絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件結(jié)構(gòu) 在主節(jié)點(diǎn)軟件的主循環(huán)中,首先進(jìn)行初始化,接著進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)。在這一死循環(huán)中, 不停的掃描連接組合開關(guān)的 A/D 轉(zhuǎn)換接口,判斷是否有控制信號(hào)輸入,一旦有信號(hào)輸入,就會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷,接著發(fā)出相應(yīng)的指令信息,軟件流程圖如圖 示。 28 圖 節(jié)點(diǎn)程序流程圖 從節(jié)點(diǎn)一直處于等待狀態(tài),等待 線上傳來的控制指令。每個(gè)信息所包含的 識(shí)符定義了信息的發(fā)送目標(biāo),目標(biāo)節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)識(shí)別并接受信息,解讀繼而執(zhí)行命令。這里有一點(diǎn)需要注意,每個(gè)從節(jié)點(diǎn)也有一套組 合開關(guān)控制各自車門車窗的升降,但是它的優(yōu)先級(jí)較總線命令低,所以當(dāng)總線命令沒有對(duì)該節(jié)點(diǎn)車窗進(jìn)行控制時(shí),從節(jié)點(diǎn)才會(huì)對(duì)自己的組合開關(guān)進(jìn)行掃描。從節(jié)點(diǎn)流程圖如圖 示。 29 圖 節(jié)點(diǎn)的程序流程圖 30 5 總結(jié)與展望 結(jié) 本文研究的目的是基于 線為 型設(shè)計(jì)出一款車門控制系統(tǒng)。我們選用了 為 節(jié)點(diǎn)的 為 節(jié)點(diǎn)的 上其他模塊(如電源管理模塊、組合開關(guān)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊等),共同建立起基于 線的車門控制系統(tǒng)。具體工作如下: 1. 本文開始通過對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)和總線技術(shù)的大量梳理,分析每種車載網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點(diǎn),因?yàn)檐囬T控制系統(tǒng)不需要精確控制。低速、低成本的 絡(luò)十分適合搭建車門控制系統(tǒng)。 2. 根據(jù) 型的實(shí)際情況和成本的考慮,我們確立了主從節(jié)點(diǎn)的芯片選擇和其他輔助芯片。并介紹了各個(gè)芯片的主要功能。 3. 利用選用的芯片搭建起基于 線的車門控制系統(tǒng),闡述了各個(gè)芯片在整個(gè)車門控制系統(tǒng)的功用。最后單獨(dú)用后車 門車窗這一組信號(hào)來具體說明本系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)具體功能的。 4. 根據(jù)設(shè)計(jì)出的車門控制系統(tǒng)建立了軟件的基本結(jié)構(gòu)并設(shè)計(jì)出了主從節(jié)點(diǎn)軟件的程序框圖。 望 本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的是簡單的 型的車門控制系統(tǒng),基本滿足了設(shè)計(jì)要求。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,車門上設(shè)置的開關(guān)也越來越多,包括空調(diào)、影音、座椅等設(shè)備的控制功能都會(huì)集成到車門上來。那么本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就不能滿足這么多的需求了,還需后續(xù)的解決方案。此外,國內(nèi)電子元件的生產(chǎn)水平不斷提高,未來汽車的電子元件將會(huì)全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。設(shè)計(jì)水平也會(huì)逐步趨于世界前列。 31 參 考 文 獻(xiàn) 1 李建 汽車運(yùn)用, 2006 . 9: 182 盧東昕,馬振華 現(xiàn) 中 期 報(bào) 告 系名 專業(yè) 學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 論文(設(shè)計(jì))題目: 基于 線的四車門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本人在該論文(設(shè)計(jì))中具體 應(yīng)完成的工作: 深入學(xué)習(xí) 線與 線技術(shù),主要利用 線設(shè)計(jì)出一套對(duì)汽車各個(gè)車門的控制的方案,對(duì)各個(gè)車門的車窗,車鎖,后視鏡,各項(xiàng)指示燈進(jìn)行實(shí)體驅(qū)動(dòng)控制。 計(jì))開始以來所做的具體工作和取得的進(jìn)展(要詳細(xì)內(nèi)容) 一、 具體工作: ( 1) 根據(jù)論文題目進(jìn)行了一系列資料的收集,對(duì) 線、 線和車門控制系統(tǒng)有了初步的了解。 ( 2) 經(jīng)過系 統(tǒng)的學(xué)習(xí)和導(dǎo)師的幫助下完成了開題報(bào)告并通過了審查。 ( 3) 通過對(duì) 車門控制系統(tǒng)的具體研究畫出基本的原理框圖,基本確定的車門控制系統(tǒng)的初步硬件設(shè)計(jì)方案。 通過一個(gè) 節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)從節(jié)點(diǎn)構(gòu)成 節(jié)點(diǎn)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制命令,各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息來對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信。 二、 進(jìn)展: ( 1) 根據(jù)初步的設(shè)計(jì)方案畫出原理圖。 ( 2) 基本確定了 從節(jié)點(diǎn)使用的單片機(jī), 節(jié)點(diǎn)使用 片機(jī), 司專門 為汽車電子應(yīng)用生產(chǎn)的功能強(qiáng)大的微控制器,一般應(yīng)用于 絡(luò)或是 絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)中。 節(jié)點(diǎn)使用 為右前門和兩后門的功能較左前門少很多,并且無需集成 控制器,所以只要一款較低端的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)即可。車門控制系統(tǒng)示意圖 中 期 報(bào) 告 一步的主要研究任務(wù),具體設(shè)想與安排(要詳細(xì)內(nèi)容) 一、存在問題: 1. 對(duì) 線的相關(guān)內(nèi)容還不是十分的理解 ,對(duì)接下來的電路圖繪制造成阻礙。 2. 車門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還存在缺陷,還需進(jìn)一步的改進(jìn)。 3. 缺少相關(guān)外國文獻(xiàn)的翻譯。 二、接下來的安排: 1. 繼續(xù)理解 線的相關(guān)內(nèi)容,并將相關(guān)知識(shí)進(jìn)行整理。 2. 對(duì)原理圖和電路圖進(jìn)行更改使其完善。 3. 對(duì)車門控制系統(tǒng)進(jìn)行具體的硬件設(shè)計(jì)。 中 期 報(bào) 告 否同意繼續(xù)研究工作) 指導(dǎo)教師親筆簽字: 年 月 日 備注: 1、本表由學(xué)生填寫,指導(dǎo)教師親筆簽署意見。 2、以上各項(xiàng)句間距可以根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需要調(diào)整。 任 務(wù) 書 1畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求: 任務(wù)及要求:現(xiàn)場總線 線技術(shù)極大地推動(dòng)了現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的發(fā)展。而作為 線的子總線 線是一種新興的總線技術(shù),解決了 線的不足,并與 線一起形成汽車的分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 在深入地掌握了當(dāng)前汽車電子領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)場總線的相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,完成了基于 線的車身網(wǎng)絡(luò)化分布式控制控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 2畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體工作內(nèi)容: 1. 深入研究汽車電子技術(shù)的發(fā)展 , 線發(fā)展歷史和應(yīng)用現(xiàn)狀。 2. 深入 學(xué)習(xí) 線協(xié)議。 3. 對(duì)車門 統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。(給出車門系統(tǒng)的功能需求分析,然后根據(jù)系統(tǒng) 功能分析提出了系統(tǒng)的解決方案,選擇了相關(guān)的功能芯片,并進(jìn)行 從節(jié)點(diǎn)的硬件電路板設(shè)計(jì)。) 4 車門 統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 。 任 務(wù) 書 3對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的要求: 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份; 2. 外文資料翻譯譯文(含外文原文); 4畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃: 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2017 年 2 月 13 日 3 月 3 日 3 月 4 日 5 月 10 日 5 月 11 日 5 月 19 日 調(diào)研、文獻(xiàn)檢索、制定方案、撰寫開題報(bào)告 搜集資料,按需求完成設(shè)計(jì) 準(zhǔn)備進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯 學(xué)生所在系審查意見: 系主任: 年 月 日 開 題 報(bào) 告 1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述: 文 獻(xiàn) 綜 述 題研究背景 由于汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展, 等汽車電子系統(tǒng)的出現(xiàn),使傳統(tǒng)的線束控制方式達(dá)到極限時(shí),在借鑒計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的基礎(chǔ)上,出現(xiàn)了針對(duì)汽車的汽車總線技術(shù)。 車載電子技術(shù)的不斷改革,始終離不來對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)的依賴?,F(xiàn)在的車載網(wǎng)絡(luò)總體上可以分為優(yōu)先車載網(wǎng)絡(luò)和無線車載網(wǎng)絡(luò)兩大類。各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。有線車載網(wǎng)絡(luò)(例如線, 線等)通過雙絞線,同軸電纜,光纖 等材料進(jìn)行通信,具有抗干擾能力強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸效率高,誤碼率低等優(yōu)點(diǎn),但是也存在布線困難,多媒體能力差等不足。而無線車載網(wǎng)絡(luò)就不存在布線困難的問題,但是同樣的可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的效率延時(shí)高,和網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。所以在現(xiàn)代汽車上大部分還是采用現(xiàn)場總線的數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu),來將各個(gè)設(shè)備、傳感器的數(shù)據(jù)傳到 行處理。 車載網(wǎng)絡(luò)的根本目標(biāo)與通用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)類似,即數(shù)據(jù)信息的共享。具體到汽車的實(shí)際應(yīng)用,基本功能特點(diǎn)可以歸結(jié)為以下四點(diǎn) 1. 由于使用了總線技術(shù)代替了傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的導(dǎo)線。在為車身布線提供方便的同時(shí),還大幅度消減了導(dǎo)線的數(shù)量和體 積,降低了線路成本。 2. 由于減少了線路和節(jié)點(diǎn),信號(hào)傳輸和整機(jī)線路的可靠性大幅提高。 3. 改善了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)撲結(jié)構(gòu),提高了系統(tǒng)的靈活性,通過系統(tǒng)軟件即可實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的變化與維護(hù)升級(jí)。 4. 為汽車故障診斷提供通用接口,通過故障代碼等形式對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信或車載控制單元經(jīng)行測試診斷,便于維修人員對(duì)車載設(shè)備驚進(jìn)行維護(hù)和故障檢修。 從目前的汽車制造行業(yè)來看,通常都采用多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互結(jié)合在汽車上進(jìn)行綜和應(yīng)用。例如,與車身舒適度相關(guān)的車載控制單元都采用低速 線進(jìn)行相互連接,并 通過 線對(duì)外圍進(jìn)行控制。而對(duì)于車在高速控制系統(tǒng)而言 ,通常會(huì)使用高速 線將其連接在一起。 線最初被開發(fā)于 1996 年,是由 信( 80系列開發(fā)的一種基于 1997年 助他們改進(jìn) 議以滿足各種不同的需求,如無需晶振的從機(jī)設(shè)備自動(dòng)同步,并制定可以支持各種半導(dǎo)體產(chǎn)品的開放標(biāo)準(zhǔn)。 1998 年 12 月, 加入進(jìn)來,由此形成了 會(huì)。開發(fā) 準(zhǔn)的目的在于適應(yīng)分層次車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)在低端,特別是對(duì)速度和可靠性要求不高、低成本的場合的需求。 相比于 絡(luò) 線在某些性能方面不及 線,但同樣有其自身的特點(diǎn) 1. 主從式的擴(kuò)撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)和若干個(gè)從機(jī)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,這在一定程度上 保證了數(shù)據(jù)傳遞的可靠性,也保持了一定的向上和向下的兼容性。 2. 較低的軟件成本。 絡(luò)采用了開放式的協(xié)議規(guī)范,可以免費(fèi)的從官網(wǎng)獲得。除此之外, 絡(luò)采用了基于普通 口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)方案,而無需單獨(dú)的硬件模塊支持,大大降低了 絡(luò)的硬件成本。 3. 數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇_定性。相對(duì)于普通的 絡(luò),其數(shù)據(jù)的傳輸更具有確定性,即傳播時(shí)間可以提前算出,有效降低了發(fā)生網(wǎng)絡(luò)沖突的概率,一定程度上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行裕煽啃院蛯?shí)時(shí)性,能夠滿足 絡(luò)在車載網(wǎng)絡(luò)中的要求。 4. 可 預(yù) 測的 能。 總 線對(duì) 系統(tǒng) 的 電磁 兼 容性 ( 較好的預(yù)測能力。為了限制系統(tǒng)的電磁干擾強(qiáng)度( ,議規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)的最大位速率為 20。 5. 網(wǎng)絡(luò)的管理和診斷。在 絡(luò)中,系統(tǒng)提供了較為完善的信息處理,網(wǎng)絡(luò)管理配置,信號(hào)識(shí)別以及網(wǎng)絡(luò)故障診斷等功能,能夠?yàn)?線的可靠運(yùn)行和管理提供較為全面的保障,在提高 絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性方面提供了較為周全的保障。 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 上世紀(jì) 90 年代初,總線技術(shù)開始在汽車中應(yīng)用。如今該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),幾乎所有的車都開始采用 線??偩€零部件也成為發(fā)展的主流。 對(duì)于我國來說,由于國內(nèi)汽車制造和零部件的發(fā)展水平不平衡。雖然合資品牌和自主品牌的量產(chǎn)車大都采用了 由于國內(nèi)零部件配套體系在電器零部件,特別是在智能零部件上的弱勢,國內(nèi)真正自主研發(fā)的具有總線接口的零部件在量產(chǎn)車中 (年產(chǎn)量超過 1 萬輛以上的 )幾乎沒有。 目前在大批量生產(chǎn)汽車中,具有 線的零部件幾乎都是國外研發(fā)的,它們中一部分是國外生產(chǎn)的,一部分是由國內(nèi)合資或外資企業(yè)生產(chǎn)。 但部分小批量生產(chǎn)汽車,如北京市場上達(dá)到國 準(zhǔn)的掃雪車、公共汽車等,它們帶有 能的儀表、車燈控制、車門控制等技術(shù),這些都是國內(nèi)自主研發(fā)和生產(chǎn)的。 從單一技術(shù)來說,通過幾年的發(fā)展,國內(nèi)與國際先進(jìn)水 平差距正在縮小。但從量產(chǎn)角度來說,由于國內(nèi)在汽車電器、特別是在智能化零部件領(lǐng)域離國際先進(jìn)水平相差太大,因此總線發(fā)展必然受其影響,總線應(yīng)用概念、產(chǎn)品定義、研發(fā)、測試、認(rèn)證、生產(chǎn)和維護(hù)方面都還處于起步階段。 題研究內(nèi)容 本課題主要研究 線在車門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。 線是一種低成本的串行通信網(wǎng)絡(luò),主要用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。通常來說, 線的目標(biāo)是為汽車網(wǎng)絡(luò) (如 線 )提供輔助功能,因此 線是一種輔助的總線網(wǎng)絡(luò)。在不需要 線的帶寬和多功能的場合,比如智能傳 感器和制動(dòng)裝置之間的通信,使用 參考文獻(xiàn) : 1 高青春 . 基于 線的汽車車身通信網(wǎng)絡(luò)的研究及應(yīng)用 D. 出版地不詳 : 重慶大學(xué) , 2006. 2 趙雙 ,孫天健 . 線技術(shù)及其在汽車電子中的應(yīng)用 J. 北京汽車 , 2007, 卷缺失 (3): 443 李相華 . 線技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用 J. 電子技術(shù)與軟件工程 , 2016, 卷缺失 (24): 252. 4 李油成 . 線技術(shù)及其在汽車上的應(yīng)用 D. 出版地不詳 : 吉林大學(xué) , 2009. 5 聶單根 . 基于 線的汽車車身網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用研究 D. 出版地不詳 : 浙江大學(xué) , 2007. 6 韓光省 . 基于 線技術(shù)的汽車車門系統(tǒng)的開發(fā) D. 出版地不詳 : 吉林大學(xué) , 2005. 7 胡博宇 . 基于 線的汽車控制單元 D. 出版地不詳 : 北方工業(yè)大學(xué) , 2011. 8 邵亞輝 . 基于 線技術(shù)的汽車車窗系統(tǒng)的開發(fā) D. 出版地不詳 : 重慶大學(xué) , 2007. 9 徐巖巖 . 基于 線的 車門控制系統(tǒng) D2007 10 王旭芳 ,鄭太雄 ,程安宇 ,羅洪平 ,趙雙 . 基于 線的車門控制系統(tǒng)開發(fā)J. 汽車技術(shù) ,2008,(01):4211 何宏 ,鄭義 ,李建文 ,俞妍 ,卜建國 . 基于 線的汽車車窗控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) J. 天津理工大學(xué)學(xué)報(bào) ,2013,(06):179. 12 肖光兵主編 于 北京:電子工業(yè)出版社, 2016.( 04) 13 佚名 國總線技術(shù)的應(yīng)用意義和發(fā)展現(xiàn)狀簡介 2014.( 01) 14解小華 ,馬彥 ,陳虹 . 總線技術(shù)在汽車車門系統(tǒng)中的應(yīng)用 A. 中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì) (第二十六屆中國控制會(huì)議論文集 C,2007:4. 15褚青 . 基于 線的汽車后視鏡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) D2007. 開 題 報(bào) 告 3.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑): 本課題以 線技術(shù)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出一套對(duì)汽車各個(gè)車門的控制的方案,對(duì)各個(gè)車門的車窗,車鎖,后視鏡,各項(xiàng)指示燈進(jìn)行實(shí)體驅(qū)動(dòng)控制。設(shè)計(jì)方案是通過一個(gè) 域網(wǎng)絡(luò),總節(jié)點(diǎn)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制命令,各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的 信息來對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信。 本方案主要想要實(shí)現(xiàn)以下功能: 1. 深入學(xué)習(xí) 絡(luò)協(xié)議。 2. 根據(jù)主從節(jié)點(diǎn)的具體需求進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。 車門控制系統(tǒng) 構(gòu)示意圖 線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見 : 指導(dǎo)教師: 年 月 日 所在系審查意見: 系主任: 年 月 日
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