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原文传递汽车电子机械制动系统CAN总线通信研究

论文题名：	汽车电子机械制动系统CAN总线通信研究
关键词：	轻型汽车;电子机械制动系统;CAN总线;通信协议;控制器节点;程序设计
摘要：	电子机械制动系统是近年来在飞机制动系统中得到广泛应用的一种新型制动系统,主要由电子制动踏板、传感信号采集模块、中心控制器、制动执行机构和总线通信模块组成。电子机械制动系统与液压或气压制动系统在结构上相比最大的不同在于执行机构的形式,电子机械制动系统的制动执行机构由电机、减速增扭机构、运动转换机构、制动钳和制动盘组成;液压或气压制动系统执行机构由制动轮缸、制动钳(蹄)和制动盘(鼓)等组成。电子机械制动系统的工作原理是中心控制模块采集电子制动踏板信号和传感器信号,然后利用控制算法计算出目标制动力,通过总线传输到各轮制动执行机构电机控制器,从而控制制动执行机构的运转。电子机械制动系统具有响应速度快、结构紧凑和制动效率高等优点,国内外陆续展开了将电子机械制动系统应用于汽车制动系统的研究。电子机械制动系统在汽车制动系统中的应用研究方向主要分为控制算法的研究、制动执行机构的研究和总线通信的研究,本文主要对电子机械制动系统应用于轻型汽车中的总线通信进行研究。在对比飞机上电子机械制动系统采用的通信总线1553B(MIL-STD-1553B)和汽车上广泛应用的通信总线CAN(Control Area Network)的性能后,确定CAN总线能够代替1553B总线应用于电子机械制动系统通信,最终选择在汽车上有多年应用经验的CAN总线作为汽车电子机械制动系统的总线通信协议。　　本文以CAN总线应用的开发流程作为技术路线,主要完成了以下内容: 　　第一,制定CAN总线在汽车电子机械制动系统中的应用方案,包括汽车电子机械制动系统CAN网络节点的确定和网络拓扑结构的建立,各节点地址和名字的分配,各节点传输报文的分配。本文在分析和实现汽车电子机械制动系统防抱死制动和防滑转制动功能的基础上,确定汽车电子机械制动CAN网络包含发动机节点、电子油门节点、ABS&ASR(防抱死和防滑转)中心控制节点和四个车轮制动执行控制器节点,并建立了网络拓扑结构;根据CAN高层应用协议SAE J1939网络管理层标准,分配各节点的地址和名字;根据汽车电子机械制动系统功能和SAE J1939中参数组的管理办法为各节点分配具体的报文。　　第二,汽车电子机械制动系统 CAN网络离线仿真。在建立了 CAN网络的拓扑结构和确定了各节点的地址、收发的报文之后,从节省成本和开发周期的角度考虑,需要利用仿真软件进行离线仿真以验证所构建的 CAN网络是否可行。这里选择 CANoe软件分三个步骤进行离线仿真,首先建立汽车电子机械制动系统网络数据库,然后建立汽车电子机械制动系统仿真模型,最后向仿真模型各节点写入控制程序使整个仿真模型运作起来。仿真结果显示汽车电子机械制动系统CAN网络各节点能根据功能进行数据收发,总线负载小于1％,而车辆系统正常的总线负载在30％左右,由此可见汽车电子机械制动系统CAN网络总线负载低,总线实时性和可拓展性好。　　第三,汽车电子机械制动系统CAN节点硬件电路原理图设计。根据系统性能协调匹配和结构优化的原则,完成了 ABS&ASR中心控制芯片、电机控制芯片、电机驱动芯片和CAN收发芯片的选型。然后在Altium designer软件中完成中心控制节点、车轮制动执行机构控制器节点和电机驱动硬件电路原理图设计和绘制。　　第四,汽车电子机械制动系统CAN节点软件设计,主要包括MSCAN控制器的初始化模块、数据收发模块的软件设计。在初始化模块设计中,根据CAN通信波特率和总线频率计算了位时间参数,然后对总线时序寄存器进行了配置;数据发送模块首先介绍了数据发送相关寄存器的使用,然后以 ABS&ASR中心控制器发送的计算发动机扭矩报文为例完成了发送程序的编写;数据接收模块首先介绍了数据接收相关寄存器的使用,然后以 ABS&ASR中心控制器接收四个电机控制器的状态信息为例完成了滤波寄存器的配置和数据接收程序的编写。
作者：	杨小卫
专业：	车辆工程
导师：	杨世文
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中北大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文