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中高速车载总线应用层通讯协议转换方法研究
| 论文题名： | 中高速车载总线应用层通讯协议转换方法研究 |
| 关键词： | 车载总线;应用层通讯协议;架构设计;转换功能 |
| 摘要： | 随着CPU的算力以及硬件性能的高速发展，车辆中连接的电子控制单元设备及其网络带宽需求也与日俱增。在选择车载总线的过程中，由于子控制系统硬件接口的差异，导致硬件厂商会采用多种类型总线混合使用的方案，提高了制造成本，降低了子系统的互换性，不利于系统的故障维护等。针对上述相关问题，开展对SAE-J1939、CANopen等标准协议栈的研究。以国产SOC芯片为基础，依据SAE-J1939及CANopen等国际标准协议，研究和设计功能完善的SAE-J1939和CANopen协议栈程序结构，进行应用层协议处理转换器IP核功能设计，实现数据的标准化封装，提高该总线芯片的通用性和兼容性。论文主要研究内容如下： 1、针对相关问题，深入研究分析国内外各类车载总线技术及发展现状。总线技术现如今是车载控制系统的关键核心技术，其中通用性基础元器件车载总线芯片直接影响着车载总线的相关性能。车载总线技术有着十分重要的市场价值，在国际上各大公司以及科研机构对此均有着激烈的竞争和高度的重视，国内的研究也取得了相应的进展，但相比于发达国家仍落后较大。因此掌握具有自主可控的中高速车载总线关键技术，有着非常重大的意义。 2、针对协议SAE-J1939与CANopen协议转换相关问题，详细的查阅了CAN总线标准规范，对其应用层子协议CANopen进行了深入的研究与分析，并对SAE-J1939协议报文参数进行了分析研究。设计协议转换初步方案，并对其可行性进行验证。 3、基于国产SOC芯片与FPGA+总线链路层控制器IP核开发方式，设计协议转换整体硬件架构，分析设计了双冗余CAN控制器IP核，并对其双冗余CAN控制器外围接口电路进了设计。对于总线应用层协议CANopen和SAE-J1939，研究这两种协议在SOC芯片中的程序架构与实现方法。通过SOC芯片中的CAN总线接口，实现对CANopen、SAE-J1939两种应用层协议的处理以及转换功能，达到课题关键技术指标。 4、为验证本文的研究成果，对基于国产SOC芯片的FPGA+ARM的中高速车载总线应用层通讯协议转换方法进行验证实验。搭建车载总线实验平台，完成实验系统的设计。实验表明，协议转换方法满足项目要求，实验系统功能完善，运行稳定，有着良好的使用前景。 |
| 作者： | 夏志明 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 范大鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 国防科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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