大眾汽車車載CAN總線系統(tǒng)設計【獨家畢業(yè)課程設計含任務書+開題報告+外文翻譯+中期報告+答辯PPT】

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as in on 211 TR 229 1to as an RR TR on of AN 9of AN 1As in is by a it to be to it To a is of TR in is to a a If 6 頁 共 12 頁 is is a If TR is is a of SB is DE be if is a B1 it is B0 it is in It be a no of of LC of of in of of a 15RC a is by to if is to if of or a on in a of of by AN is to at or be in in AN in a if it to of of AN x .0 At be In to AN a of it of to to on of 7 頁 共 12 頁 a to to on of is No AN or be to of on be to is AN to of as to of to or on D to an to to of is on of in or to in or to of is a AN a be to be of AN in to AN 第 8 頁 共 12 頁 線協(xié)議 1 簡介 控制器區(qū)域網(wǎng)絡（ 最初創(chuàng)建者是 80年代中期的德國汽車系統(tǒng)供應商羅伯特博世，作為汽車應用啟用強大的串行通信的方法。其目標是讓汽車更可靠，安全，省油同時減少線束的重量和復雜性。公司自成立以來，已取得了 議廣泛普及和其在工業(yè)自動化汽車 /卡車方面的應用。該總線在其他市場網(wǎng)絡解決方案一樣能夠帶來強有力的利潤，例如醫(yī)療設備，測試設備和移動機器也開始利用 線的優(yōu)勢。本文的目的是解釋一些 基本知識，和選擇 信作為嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡應用的好 處。第 9 頁 共 12 頁 2 線概述 大多數(shù)網(wǎng)絡應用程序遵循分層方法實施。這一系統(tǒng)的方法使不同產(chǎn)品之間的制造商共同創(chuàng)建一個標準的國際標準化組織（ 為模板遵循這種分層方法。這就是所謂的國際標準組織開放系統(tǒng)互連（ 絡分層參考模型。 議本身實現(xiàn)了較低的最基本參考模型層的通信模型中的一部分，是故意忽略 范，使系統(tǒng)設計調整和優(yōu)化的通信協(xié)議最大程度的靈活性（雙絞線多種媒體，單絲，光隔離，射頻，紅外線等）。有了這個靈活性，但是，隨之而來的互操作的可能性成為關注。為了緩解這些問題一些國際標準組織與國際汽車 工程師學會（ 原來的基礎上定義了一些在 議基礎上的定義，這包括在指定兩個底層媒體獨立接口的定義。 象是卡車和總線的應用。所有這些協(xié)議的物理接口指定為一個 5V 的差分電氣總線。 其余剩下 議棧層由系統(tǒng)軟件開發(fā)商來實現(xiàn)，更高一層的協(xié)議（ 般用來實現(xiàn)上面五層的 考模型。 于： 1）規(guī)范程序，包括比特率啟動使用時， 2）參與節(jié)點之間分配地址消息或類型， 3）確 定的消息結構， 4）提供系統(tǒng)級的錯誤處理例程。這絕不是一個執(zhí)行的職能 整列表，但它確實描述了他們的基本的一些功能。第 10 頁 共 12 頁 3 線協(xié)議基礎 波偵聽多路訪問沖突檢測（ 訊協(xié)議是 議， 表載波偵聽多路訪問。這意味著，每一個網(wǎng)絡節(jié)點在嘗試往總線上發(fā)送一個消息期間，必須監(jiān)測總線并保證總線處于不活動狀態(tài)（載波監(jiān)聽）； 另外，當總線處于空閑狀態(tài)， 總線上的每一個節(jié)點傳輸消息的機會是平等的（多址接入）。 表沖突檢測。如果兩個網(wǎng)絡上的節(jié)點在同一時間開始 發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點將檢測到?jīng)_突并采取適當?shù)男袆?。?議中，利用無損逐位仲裁的方法。這也就是說，即使完成沖突檢測，仲裁后消息仍然保持完整，所有這一切仲裁均無損壞或延誤的最高優(yōu)先級的消息。 無損逐位仲裁的實現(xiàn)需要兩個條件。第一，邏輯狀態(tài)必須定義為顯性或隱性。第二，發(fā)送節(jié)點必須監(jiān)視總線狀態(tài)，以此觀察正在試圖發(fā)送到總線上的實際邏輯狀態(tài)。 線定義為一個邏輯顯性位 0和邏輯隱性位 1。一個顯性位的狀態(tài)總能仲裁隱性位的狀態(tài)，因此，較低的消息標識符值（消息中的仲裁過程中使用的字段），消息的優(yōu)先級越高。例如，假設兩個節(jié)點 試圖在同一時間發(fā)送消息。 每個節(jié)點會監(jiān)察總線，以 保證它正試圖發(fā)送的位確確實實出現(xiàn)在總線上。 較低的優(yōu)先級的消息將在某個點嘗試發(fā)送一個隱性位，并監(jiān)視 總線 狀態(tài) 使自己成為主節(jié)點。此時，這個節(jié)點失去仲裁， 并立即停止發(fā)送。 更高的優(yōu)先級 消息將持續(xù)發(fā)送直到完成，失去仲裁的節(jié)點將等待總線的下一個空閑周期，并嘗試發(fā)送數(shù)據(jù)。 于消息的通信 議是一個基于消息的協(xié)議，而不是一個基于地址的協(xié)議， 這意味著消息 不能從一個節(jié)點地址傳送到另一個節(jié)點 地址上。嵌入式 息本身就是優(yōu)先和正在傳輸數(shù)據(jù)的內容。所有 系統(tǒng)中的節(jié)點將接 收每個傳遞在總線上的消息（如果消息正確 接收 并確認 ）。它是由系統(tǒng)的每個節(jié)點決定是否將接收到的數(shù)據(jù)立即丟棄還是保存處理。一個單一的消息可以設計成 指定接受一個特定的節(jié)點，或許多建立在 網(wǎng)絡和系統(tǒng)上的節(jié)點。例如，汽車安全氣囊傳感器只能通過 接到安全系統(tǒng)的路由器節(jié)點，此路由器節(jié)點接收其他系統(tǒng)安全信息并轉發(fā)到安全系統(tǒng)網(wǎng)絡的其他節(jié)點上。安全系統(tǒng)網(wǎng)絡上的所有其他節(jié)點可以在同一時間從路由器上收到最新的安全氣囊傳感器的信息，確認是否被正確接收后，決定是否利用這些信息，或遺棄它。 另外一個內置在 議中的有用的特性是，可 以要求一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送第 11 頁 共 12 頁 消息，這就是所謂的遠程發(fā)送請求（ 這個與前面的例子不同，因為，此時節(jié)點在等待一個特定的節(jié)點的消息，這個特定節(jié)點發(fā)出的消息是被動的。 這種基于消息的協(xié)議的一個額外的好處是，可以添加額外的節(jié)點，系統(tǒng)沒有必要對所有其他節(jié)點進行重新編程，也可以識別這個節(jié)點。這個新的節(jié)點將開始接收來自網(wǎng)絡的消息，根據(jù)消息 定是否要處理或丟棄收到的信息。 息幀描述 議定義了四種不同類型的信息（或幀）。 第一個也是最常見的類型 是數(shù)據(jù)幀，這是用來當一個節(jié)點發(fā)送 信息系統(tǒng)中的 任何或所有其他節(jié)點； 二是遠程幀，這基本上是一個用來設置表示，它是一個遠程發(fā)送請求 的數(shù)據(jù)幀。其他兩個錯誤處理的幀，一個為錯誤幀和一個為過載幀。 檢測出 議定義的錯誤都將產(chǎn)生錯誤幀 ， 產(chǎn)生超載錯誤的節(jié)點，需要更多的時間來處理 已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)幀中包括的有關數(shù)據(jù)信息的額外字段由 義 規(guī)范，數(shù)據(jù)幀中嵌入仲裁 場，控制場，數(shù)據(jù)區(qū)， ，一個 2位的應答場和一個幀結束。 仲裁字段用于 總線 消息的優(yōu)先 ，由于 議定義為邏輯 0為 顯性狀態(tài)，在仲裁場的數(shù)字越低，在總線上的消息優(yōu)先級更高。該仲裁場由仲裁場由 12位（ 11位標識符和 32位（ 29個標識符位， 1位擴展數(shù)據(jù)幀定義位，未使用的 ， ） ，這取決于是否用到標準幀或擴展幀。當前版本的 范 ，定義了 29位的標識符，并稱其為擴展幀。之前的 范版本中定義的 11位標識符就是所謂的標準幀標識符。 正如上一節(jié)中所述，遠程發(fā)送請求（ 于一個節(jié)點時，要求信息發(fā)送給它從另一個節(jié)點。為了完成一個遠程請求，遠程幀發(fā)送與標識符相同的數(shù)據(jù)幀。 仲裁字段是用來區(qū)分遠程幀和數(shù)據(jù)幀，如果 隱性的，則該消息是一個遠程幀，如果 消息是一個數(shù)據(jù)幀。 控制場由 6位組成， （象征擴展幀）大多數(shù)情況下為標準數(shù)據(jù)幀，該位決定如果消息是標準幀還是擴展幀。在擴展幀中， 低四位有效位是數(shù)據(jù)長度碼（ ，數(shù)據(jù)長度碼位決定在消息中包含多少字節(jié)數(shù)據(jù)。應當指出，遠程幀沒有數(shù)據(jù)領域，無論 為多少。數(shù)據(jù)區(qū)就是在 控制場中描述的數(shù)據(jù)長度碼的字節(jié)數(shù)量的數(shù)據(jù)。 包含一個 15位的 段和一個 界符，用于接收節(jié)點時確定 是否發(fā)生傳輸錯誤。 應答場是用來表示如果消息被正確接收。 任何節(jié)點已正確 收 到的消息，不論節(jié)點處第 12 頁 共 12 頁 理或丟棄的數(shù)據(jù)，都會在幀間間隔發(fā)送一個顯性位到總線上。 最后兩個消息類型，錯誤幀和 過載幀。當一個節(jié)點檢測到一個 由 議定義的錯誤時，會產(chǎn)生一個 錯誤幀。過載幀告訴網(wǎng)絡 該節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)過載，該節(jié)點并沒有準備好在這個時候接收更多的數(shù)據(jù)，或 在幀間間隔檢測到非法顯性位 。 速，可靠的通信 因為 議 最初設計用于汽車的使用 ，如果它要得到市場的認可 ,關鍵是有效地處理錯誤。隨著發(fā)布 的 范， 相對 最高通信速率增加 8倍以上達到 1照這一速度， 大多 數(shù)關鍵時間參數(shù)也可以連續(xù)無延時地傳輸。 除了這個， 議的有一個全面的錯誤檢測列表，以確保消息的完整性。 點有能力根據(jù)故障狀況 和所遇到的問題的嚴重性過渡到不同的模式。 他們還有能力在檢測永久中檢測到短期擾動，從而相應地修改它們的功能。 點通能夠從像一個正常運作的節(jié)點（即能夠發(fā)送和接收消息），也能根據(jù)檢測到的錯誤的嚴重性過渡到完全關閉的狀態(tài)（總線關閉），此功能被稱為故障隔離。無故障節(jié)點將占用所有的帶寬，因為網(wǎng)絡將限制故障節(jié)點，并在網(wǎng)絡癱瘓之前關閉故障節(jié)點和。這是非常強大，因為故障界定保證系統(tǒng)關 鍵信息的帶寬。第 13 頁 共 1 頁 4 結論 議對系統(tǒng)進行了優(yōu)化，依靠任意網(wǎng)絡上的節(jié)點，發(fā)送和接收信息量相對較少（與之相比，以太網(wǎng)或 口，其宗旨在移動更大的數(shù)據(jù)塊）。 D 的通信方式允許每個節(jié)點有平等的獲得訪問總線的機會，并可以順利處理沖突。 由于協(xié)議是基于消息的，而不是基于地址的，無論是在需要數(shù)據(jù)與否，總線上的所有信息將被接收并確認。這使得總線節(jié)點到節(jié)點間或組播消息格式的操作，無需發(fā)送不同類型的信息?？焖?，可靠的信息傳輸故障界定也是一大優(yōu)點，因為故障節(jié)點會自動脫離總線連接， 線不允許任何節(jié)點的故障 導致總線癱瘓。這有效地保證帶寬始終可進行關鍵信息的傳輸。 議的所有這些優(yōu)勢以及其在汽車行業(yè)的良好趨勢，其他市場將開始看到這些優(yōu)點及利益，并落實到他們的系統(tǒng)中。