canflexray网关的设计与实现

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1、摘要摘要为了解决CAN(ControllerAreaNetwork)网络和FlexRay网络之间的数据共享问题,提出了一种CAN/FlexRay网关设计方案。通过对两种网络的分析和研究,设计实现了基于处理器的网关的硬件和软件。该网关完成了CAN网络和FlexRay网络的互联,实现了不同网络设备的数据共享问题。关键字：CAN，FlexRay，网关51AbstractABSTRACTInordertohandlethedatasharingbetweenCAN(ControllerAreaNetwork)andFlexRa

2、ynetworks,adesignschemeofCAN/FlexRaygatewayisproposed.Byanalyzingandresearchingthesetwonetworks,agatewayprocessor-basedhardwareandsoftwareisdesignedandimplemented.TheinterconnectionbetweenCANandFlexRaynetworkshasbeenachievedbyCAN/FlexRaygatewaywhichcansharedatab

3、etweentwodifferentnetworksequipment.Keywords：CAN,FlexRay,gateway51目录目录第1章绪论11.1课题研究背景11.2国内研究现状21.2.1CAN总线技术21.2.2FlexRay总线技术31.2.3车载网关技术41.2.4嵌入式实时操作系统μC/OS-III5第2章网关技术分析与研究72.1网关技术分析72.2网关技术研究92.2.1消息转换92.2.2消息调度102.2.3消息存储12第3章硬件设计143.1总体设计143.2FlexRay模块的设计15

4、3.3CAN模块的设计16第4章μC/OS-III194.1概述194.2μC/CPU描述模块214.2.1cpu.h文件234.2.2cpu_a.asm文件244.3μC/OS-IIICPU描述模块254.3.1os_cpu_a.asm文件254.3.2os_cpu.h文件304.3.3os_cpu_c.c文件304.4BSP模块314.5测试移植代码3251目录第5章软件设计335.1总体设计335.2系统初始化流程335.3FlexRay模块345.4CAN模块初始化395.5FlexRay到CAN数据转发流程4

5、05.6CAN到FlexRay数据转发流程43第6章总结与展望456.1全文总结456.2未来工作展望45参考文献46致谢47外文资料原文48外文资料译文5051第1章绪论第1章绪论1.1课题研究背景随着汽车智能化的发展，相对于传统的机械控制系统，智能化汽车在驾驶体验随着汽车电子岛发展有了长足的进步。电子产品纳最早引入汽车岛时候主要用于管理系统，紧随其后的是汽车音响。如今，包括传动系统、车身、底盘、辅助驾驶系统以及主动和被动安全系统在内的所有主要系统都实现了电子控制。和传统岛机械控制系统相比，电子控制系统在节能减排、绿

6、色出行等方面有着相当优势，这也是今后电子控制的发展方向，尤其是降低二氧化碳的排放量、提高燃油的利用效率等。同样电子控制在汽车安全保障方面也有着不俗的表现，随着电子设备在汽车控制系统的应用，汽车中增强安全和舒适体验岛功能越来越多，实现这些功能的电子控制单元（一下称ECU）也就越来越多。如今高端汽车有100多个ECU。早期时候，ECU之间大多数比较独立。对着电子控制系统所能提供的支持越来越多，所要用到的ECU数量也随之上升，功能分散到多个ECU上实现的分布式系统开始逐步取代组网到一起的ECU。早在上世纪90年代，研究汽车总

7、线的前辈们就发现将这些相对独立的系统组网到一起实现相互交互是一件大有裨益的事情。CAN总线网络也正是在那时候推出的。但随着系统复杂度越来越大，人们又认识到车内网络不仅要提供更快速的数据传送，而且还必须提供确定性的和具备容错功能的通信链路。所以，先进的分布式控制系统是一个发展的必然趋势。在可预见的十几年内的CAN总线仍能胜任其车载总线的工作。事实上，采用FlexRay可能未必会对CAN应用（如雨刷和电控车窗）产生太大的影响。因为这些都仅限于局部控制，无需与汽车其余部件进行大量通信，而且只需要很低的数据带宽。但是随着电子技

8、术的发展，电子器件成本下降以及减少网络设备复杂度将会是CAN最大的敌人。因为FlexRay能够全面降低复杂性，并可提供更经济最有效的一流解决方案。同步数据传输是确定的特性，使得FlexRay总线可以同时保证提供最小的消息传输延时和消息抖动。CAN中所采用的判优方法可使高优先级消息先行发送，而让低优先级消息延迟发送，所以只有最高优先