车载CANFlexRay网关设计技术研究

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1、硕士学位论文车载CAN/FlexRay网关设计技术研究RESEARCHONDESIGNOFIN-VEHICLECAN/FLEXRAYGATEWAYTECHNOLOGY张家旭哈尔滨工业大学2010年7月国内图书分类号：TP393.03学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文车载CAN/FlexRay网关设计技术研究硕士研究生：张家旭导师：裴润教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2010年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP3

2、93.03U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONDESIGNOFIN-VEHICLECAN/FLEXRAYGATEWAYTECHNOLOGYCandidate：ZhangJiaxuSupervisor：Prof.PeiRunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：SchoolofAs

3、tronauticsDateofDefence：July,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着电子技术和半导体技术的高速发展，电子产品在汽车上的应用越来越多，导致车载网络中同时存在多个标准、多个子网络。车载网关作为车载网络的核心，实现不同子网之间信息的交互。本文立足于实际工程的需要，对实现CAN子网间信息交互的车载CAN网关和实现CAN子网与FlexRay子网信息交互的车载CAN/FlexRay网

4、关的设计关键技术进行了研究。在车载CAN网关设计技术的研究中，本文采用结构化的设计思想将CAN网关的功能划分为六个组件去实现，并对其中的静态低功耗设计技术、报文路由技术、定时设计和端口结构设计技术进行了深入研究。基于有限状态机思想设计的CAN网关静态低功耗技术可以实现CAN子网中所有的电子控制单元在车辆落锁后进入休眠状态，降低对蓄电池能量的消耗。基于CAN节点参考模型设计CAN子网间信息的映射方式及触发方式可以快速完成网关的路由功能，降低网关对报文的路由延迟时间。借鉴时钟的分频思想，采用单链表结构设计的定时组件可以在满

5、足网关系统其它组件对时钟精度要求条件下，降低系统CPU的占用时间。同时，本文设计的CAN网关端口结构可以有效避免总线高负载时对网关的影响和网关对总线的瞬时冲击。在车载CAN/FlexRay网关设计技术的研究中，本文采用双缓冲区结构保证FlexRay协议格式的数据转换为CAN协议格式的数据时的数据完整性要求，采用“基地址+偏移地址”的数据域定位方式快速实现FlexRay报文数据域到目标CAN报文数据域的拷贝动作。同时，在CAN协议格式的数据转换为FlexRay协议格式的数据时，本文采用二次写操作调度算法，克服应用程序对F

6、lexRay控制器发送缓冲区状态的不可见。最后，本文基于车载网关测试系统对车载CAN网关和车载CAN/FlexRay网关设计的有效性进行验证。实验结果表明，车载CAN网关在正常工作状态下可以快速的实现CAN子网间信息的交互，在车辆落锁一段时间后可以协调不同子网进入休眠状态及在总线高负载情况下正常的运行。同时，车载CAN/FlexRay网关的测试结果表明，CAN子网与FlexRay子网之间可以通过CAN/FlexRay网关实现信息的共享。关键词：CAN网关；静态低功耗；CAN/FlexRay网关；数据完整性--I哈尔滨工

7、业大学工学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentoftheelectronictechnologyandsemiconductortechnology,electronicproductsareincreasinginthecar,whichleadasetofstandardsandasetofsubnetsinvehiclenetoworksimultaneously.Gatewayisthecoreofvehiclenetworktoachievetheinteractiono

8、finformationbetweensubnets.Basedontheactualproject,thepaperstudysthetechnologyofCANgatewaythatachievestheinteractionofinformationbetweenCANsubnets,andCAN-FlexRaygatew