基于FPGA的汽车CAN网络实时管理系统设计-论文.pdf

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1、第27卷第8期电子测量与仪器学报f．27No．82013年8月JOURNALOFELECTRONICMEASUREMENTANDINSTRUMENT·721·DOI：10．3724／SP．J．1187．2013．00721基于FPGA的汽车CAN网络实时管理系统设计王跃飞侯亮刘菲(1．合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥230009；2．教育部安全关键工业测控技术工程研究中心合肥230009；3．合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009)摘要：OSEK网络管理(NM)系统是保证汽车网络安全运行的重要机制。针对高端汽车CAN控制系统，利用高速并行处理及逻辑

2、资源丰富的FPGA技术构建精简的OSEKNM系统。将FPGA内部分为NM协议栈和CAN控制器两部分，以仿顺序硬件设计方法设计报文处理流程，通过读写标志区实现多个定时器的并行处理；描述了CAN协议内部复杂运行状态，并通过仿顺序状态机实现CAN位定时机制。最后的仿真与实验证明了本设计的可行性和有效性，所设计的系统不仅具有CAN通信功能，而且具有实时网络管理功能。关键词：FPGA；节点状态；CAN；OSEKNM；仿顺序设计中图分类号：TP393．04文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．99Designofreal-timemanagementsystemfor

3、carCANnetworkbasedonFPGAWangYuefei，HouLiangLiuFei(1．SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China；2．EngineeringResearchCenterofSafetyCriticalMeasurementandControl，MinistryofEducation，Hefei230009，China；3．SchoolofInstrumentScienceandOpto—elect

4、ronicsEngineering，HefeiUniversityofTechnology，Hefei230009，China)Abstract：OSEKnetworkmanagement(NM)systemisanimportantmechanismwhichensuresthecarnetworktoworksafely．TheFPGAtechnology，withhighspeedparallelprocessingandrichlogicalresources，isusedtobuildcompactOSEKNMsystemf0rthehigh-endc

5、arCANcontrolsystem．InFPGA．itisdividedintoNMprotocolstackandCANcontroller．Thedesignmethodofimitationsequencehardwareisproposedforthemessageprocessingprocess，andthemechanismbyreadingandwritingflagzoneisusedtoimplementtheparallelprocessingofmultipletimer．ThecomplexrunningstatusofCANprot

6、ocolisdescribed，andthebittimingmechanismofCANisimplemen．tedbytheimitationsequencestatemachine．Finally，thefeasibilityandeffectivenessofdesignisprovedbysimula-tionandexperiment．ThesystemnotonlyhastheCANcommunicationfunction，butalsohastherea1．timenetworkmanagementfunction．Keywords：FPGA；

7、nodestatus；CAN；OSEKNM；imitationsequencedesign休眠等功能，能够有效保证汽车网络运行安全⋯。引言支持OSEK网络管理的汽车CAN控制系统(ECU)大多以‘专用MCU+CAN控制器’为核心，实时车载网络管理是汽车CAN网络可靠运行辅以必要的外围器件构成4。。这种结构的系统，的重要保障。当前主流网络管理是OSEK网络管理优点在于硬件结构清晰，能够运行控制与通信算(NM)，它具有网络通信状态实时监控，节点间协同法，缺点是受硬件资源限制及各个功能任务串行运收稿日期：2013-03ReceivedDate：2013-03基金项目：

8、国家自然科学基金(612