ipv6理念之车载can网络管理与通信技术概述

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1、IPv6理念之车载CAN网络管理与通信技术概述第1章绪论1.1课题研究的背景及意义随着汽车电子技术的飞速发展，车辆的电子化程度日益得到提高，而近些年来车辆用户对汽车功能日渐扩大的需求也与这种发展趋势形成了互相催生、互相促进的作用。大量电子控制单元（ECU）被应用在车辆上，也使得汽车上的电子控制单元数目日趋增多，同时组成了庞大且复杂的车载网络。在这个网络中，车载电控节点间会进行实时通信并传递大量的应用及管理控制数据，为了对通信传输提供较好的保障，需要使用一种更为合适高效的网络技术，基于总线和计算机网络的车载网络技术正是在这样的前

2、提下提出的。现场总线和车载网络技术在现代汽车结构中已经得到了广泛应用和参考[1,2]。除了CAN总线之外，还有LIN、FlexRay和MOST等也是目前较为常见的总线网络，而CAN总线在这些常用的现场总线中已经广泛应用于车辆电子系统等诸多领域中，并以其良好的灵活性、实时性和可靠性被誉为最有前途的现场总线之一[3]，已然成为了一种国际标准的现场总线。在现代轿车的设计中，诸如一汽大众的速腾、迈腾、奥迪A6，上海大众的PASSAT、POLO，丰田的凯美瑞、卡罗拉等品牌的轿车都对CAN总线系统进行了不同程度的采纳和应用。CAN总线对协

3、议规范和分布式实时控制能够提供有效支持，但随之也加剧了汽车故障分析过程的复杂程度，对故障具体原因的发现将变得愈发困难。如何能够实现针对规模日益增长的车载CAN节点的有效管理和控制便显得越来越重要。1.2国内外研究现状OSEK是OpenSystemsandtheirInterfacesfortheElectronicsinMotorVehicles的德文缩写，意思是汽车电子类开放系统和对应接口标准；VDX（VehicleDistributedeXecutive）意为汽车分布式执行标准，由法国汽车厂商最先发起，之后加入了OSEK研

4、究机构。OSEK/VDX规范标准即是经过两个团体的联合研究后发展得来的。OSEK/VDX规范给出的直接网络管理机制提供可靠的通信保障，涉及多种网络管理报文和网络状态，并广泛应用于CAN网络的故障诊断和设备管理等方面。国外有大量文献对CAN协议及CAN网络管理进行了相应的研究。文献[5]依据OSEK/VDX规范，对车载网络管理机制的可靠性和容错性等方面做了阐释，并对其相应的算法、服务和行为做了进一步描述；文献[6]对OSEK规范给出的两种网络管理机制的特征、性能以及应用条件进行了阐述和对比，并通过实验验证了其结论；文献[7]针对

5、车载CAN网络的故障检测给出了一种自适应的网络管理方法，这一方法涉及了直接和间接两种网络管理方式；文献[8]对OSEK直接网络管理的时间选择进行了分析，对逻辑环中节点掉线和加入两种情况进行了实验，并提出了预测修复时间的方法；文献[9]对CAN网络拓扑结构进行了研究，为避免一些总线故障和提高故障诊断效率提出了一种主动的星型总线拓扑结构并进行了实验测试；文献[10]对CAN协议的总线仲裁机制进行研究，对不同优先级的报文信息的可排程性进行了研究，并证实了使用FIFO序列可以提高CAN网络的实时管理效率。国内一些大学和科研机构的研究人

6、员也针对车载网络管理和故障诊断等领域进行了相关研究，提出了动态网络管理[11]，分布式诊断系统[12]和结合OSEK标准的车辆CAN网络系统[13]等。第2章CAN总线与OSEK/VDX网络管理标准2.1CAN总线协议CAN（ControllerAreaNetdash;逻辑环的构建过程进行了详细描述，并对节点按序上线和随机上线两种不同的建环方式进行了对比分析与总结。对两种方式的分析与总结也为接下来网络管理策略的改进奠定了基础。3.在原有直接网络管理机制的基础上提出并实现了分组-合并策略，分组内的节点随机上线构建逻辑环，分组之间

7、按序合并。这一机制有效地减少了直接网络管理中逻辑结构的构建时间，对节点进行分组管理也提高了对节点数量较多、功能类型多样的车载CAN网络的管理效率，为远程故障诊断系统的运行提供了有效的数据支持和可靠的效率保障。4.车载网关作为车辆节点与外部网络进行通信的枢纽，是异构网络通信模型结构的核心设备。本文完善了基于ARM9的CAN设备的驱动程序，实现了ARM网关与底层CAN总线的对接通信，这是异构节点通信的基础。