基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计毕业论文

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1、 毕 业 设 计（论 文）题 目： 基于CAN总线的汽车车灯 控制网络的软件设计 毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全清楚本声明的法律后果，申请学位论文和资料若有不实之处，本人愿承担相应的法律责任。论文作者签名： 时间： 年 月 日指导教师签名： 时间： 年 月 日西 安 邮 电 大 学毕业设计(论文)任务书 学生姓名周俊杰指导教师王雁平职称讲师院(系)自

2、动化学院专业测控技术与仪器题目基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计 任务与要求通过分析总线网络的基本工作原理及其技术规范，设计一个简单的现场总线总线汽车车灯控制网络，实现汽车的现场总线总线的自收发实现。要求提交： 1.对汽车网络控制功能和现场总线总线进行分析；2.使用单个现场总线总线硬件电路板实现其自收发功能，即现场总线节点自收发报文；3.传输的数据为INT0按键计数值，传输数值，接收的数值为基数灯一亮，为偶数灯二亮。开始日期2012.03.08完成日期2012.6.20系主任(签字)2012年1月8日西 安 邮 电 大 学毕 业 设 计 (论文) 工 作 计 划 学生姓名 周俊杰 指导

3、教师 王雁平 职称 讲师院(系) 自动化学院 专业 测控技术与仪器题目 基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计_工作进程起 止 时 间工 作 内 容第1周3.83.12完成知识储备，认真复习现场总线总线基本理。第2周3.133.19掌握SJA1000的工作原理，学习C语言编程的基本操作，提交毕业设计开题报告。第3周3.203.26学习Keil uVision2编程工具，并使用STC_ISP_V480将程序烧写入单片机。第4周3.274.2完成现场总线总线的初始化设计方案，用C语言编程。第5周4.34.9分析中央处理器程序。第6周4.104.16完成中央处理器程序和车灯控制程序。 第7周4.

4、174.23提供分析整理报告，并进行中期检查。第8周4.244.30通过完成程序，并在Keil uVision2运行。第9周5.15.7调试，并在硬件上初步调试。第10周5.85.14改进程序。第11周5.155.21进行后期检查。第12周5.225.28毕业设计论文。第13周5.296.4完成毕业设计论文。第14周6.56.20完成毕业设计答辩。主要参考书目(资料)主要参考书目(资料)1、 相关论文（电子版）；2、 SJA1000手册；3、 现场总线总线技术；杨春杰 王曙光, 北京航空航天大学出版社，2009；4、 轻松入门现场总线总线；李真花 崔健，北京航空航天大学出版社，2011；主要仪

5、器设备及材料1、计算机一台，相关编程环境；2、现场总线实验板（单片机和SJA1000芯片）；3、相关的图书资料。论文(设计)过程中教师的指导安排每周听取学生工作汇报，并进行专门指导至少12次；随时解决学生设计中遇到的问题。对计划的说明无西安邮电大学毕业设计(论文)开题报告自动化院(系) 测控技术与仪器 专业 2008级 测控0803班 课题名称： 基于CAN总线的汽车车灯 控制网络的软件设计 学生姓名： 周俊杰 学号： 06082077 指导教师： 王雁平 报告日期： 2012年3月18日 1.本课题所涉及的问题及应用现状综述在众多汽车网络标准的主流协议中，本设计采用了高性能、低成本的现场总线

6、总线网络协议。深入研究现场总线网络协议的技术规范，描述了现场总线总线的分层结构中的数据链路层和物理层。简要介绍了现场总线总线的一些基本概念和基本组织规则，详细阐述了现场总线总线的报文、帧格式，错误类型以及检测错误能力。提出一种通用模块化试验板的软、硬件设计思想，完成了中央节点和四个车灯节点的试验板硬件电路设计，实现了基于把四个车灯控制系统作为现场总线节点直接连接到现场总线总线网络中，再接上一个中央控制节点，即可实现基于现场总线总线的汽车车灯控制网络。汽车网络是计算机网络技术和工业现场总线控制技术在汽车中应用的结果。汽车网络控制是研究如何利用总线数据通信原理实现现代汽车中各个独立电子系统和控制装

7、置间控制信息传递通道的简洁互连，实时、可靠的数据交换及综合协调控制的一门最新技术。它是以科学、合理的数据通信协议及支持这样协议的大规模集成电路器件为基础的。汽车电子控制采用网络化设计可大大降低设计成本，缩短设计周期，其经济效益是十分明显的。因而最初只属于高档车的网络概念，现已逐步扩展到大批量生产的经济型车上。今天网络化的电子系统己成为所有级别汽车中至关重要的部件。2本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析关键问题：理解现场总线网络的分层结构、现场总线总线的报文及其帧格式、现场总线总线中的错误处理以及位定时要求四个方面对现场总线总线网络协议的技术规范进行了详细介绍,深入

8、分析了报文格式中的数据帧、远程帧、过载帧和帧间空隙，指出了它们之间的区别和联系，而且描述了各帧的结构和帧中各个位的意义和作用。解决思路：掌握汇编语言的基本知识，分析算法的性能指标通过仿真，熟悉软件编程的基本方法和思路。预期目标的可行性分析系统上电后，首先对微处理器89C51进行复位，复位后，89C51对自身和现场总线模块进行初始化。之后，对于主控节点和各车灯节点要设计不同的程序:主控节点主要负责传输控制信号到现场总线总线，各车灯节点负责从现场总线总线上接收信号。通信过程报文传输可能会遇到问题。3.完成本课题的工作方案2012.3.82012.3.18 第1周3.83.12 完成知识储备，认真复

9、习现场总线总线基本理。第2周3.133.19 掌握SJA1000的工作原理，提交毕业设计开题报告。第3周3.203.26 学习Keil编程工具，并使用STC_ISP将程序烧写入单片机。第4周3.274.2 完成现场总线总线的初始化设计，用C语言编程。第5周4.34.9 分析中央处理器程序。第6周4.104.16 完成中央处理器程序和车灯控制程序。 第7周4.174.23 提供分析整理报告，并进行中期检查。第8周4.244.30 通过完成程序，并在Keil uVision2运行。第9周5.15.7 调试，并在硬件上初步调试。第10周5.85.14 改进程序。第11周5.155.21 进行后期检查

10、。第12周5.225.28 毕业设计论文。第13周5.296.4 完成毕业设计论文。第14周6.56.20 完成毕业设计答辩。4指导教师审阅意见指导教师(签字)： 年 月 日说明：本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在毕业论文(设计) 正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评定表学生姓名周俊杰性别男学号06082077专 业班 级测控0803班课题名称基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计课题类型科研题目难度一般毕业设计（论文）时间2012 年3月8日6月 20日 指导教师王雁平 (职称：讲师)课题任务完成情况论 文 (千字)；

11、 设计、计算说 明书 (千字)； 图纸 (张)；其它(含附 件)：指导教师意见分项得分：开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分；论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分指导教师审阅成绩： 指导教师(签字)： 年 月 日评阅教师意见分项得分：选题 分； 开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分；论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分评阅成绩： 评阅教师(签字)： 年 月 日验收小组意见 分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分验收成绩： 验收教师(组长)(签字)： 年 月 日答辩小组意见 分项得分：准备情况 分； 陈述

12、情况 分； 回答问题 分； 仪表 分答辩成绩： 答辩小组组长(签字)： 年 月 日成绩计算方法(填写本系实用比例)指导教师成绩 20 () 评阅成绩 30 () 验收成绩 30 () 答辩成绩 20 ()学生实得成绩(百分制)指导教师成绩 评阅成绩 验收成绩 答辩成绩 总评 答辩委员会意见 毕业论文(设计)总评成绩(等级)： 系答辩委员会主任(签字)： 系(签章) 年 月 日备注西安邮电学院毕业论文(设计)成绩评定表(续表)基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计目 录摘 要IABSTRACTII1 引言12 汽车网络技术综述与发展22.1 汽车网络技术的发展历史22.2 现场总线总线的基本

13、特点22.4我国汽车网络及车灯控制系统的发展状况53 车灯控制系统的硬件设计73.1车灯总成控制系统的功能描述73.2 MCU的选择73.3 现场总线通讯控制器103.4 现场总线总线收发器124 现场总线总线的报文134.1 现场总线总线报文的数据帧144.2 现场总线错误帧155 系统的软件设计165.1 现场总线控制初始化程序165.2 报文的处理程序设计185.3软件可靠性设计206 结论22致 谢23参考文献24摘 要本设计对汽车网络控制技术的发展过程、应用及其网络拓扑进行了全面的介绍。系统地分析了各种不同侧重功能的汽车网络标准，并且深入对其主流协议进行了研究。在详细深入研究和分析了

14、汽车网络技术的国际发展动态，结合我国汽车网络技术实际应用和未来发展状况，认为只靠技术引进不利于未来发展。应尽快吸收和研发具有自主知识产权的汽车网络协议和标准的汽车网络技术。在当今汽车网络标准的主流协议中，现场总线总线网络协议具有低成本、高性能的特点。研究现场总线网络协议的标准，主要了解了现场总线总线的分层结构中的数据链路层和物理层。介绍了现场总线总线的一些基本概念，详细阐述了现场总线总线的报文、帧格式，错误类型以及检测错误能力。本设计提出一种通过软、硬件模块化设计思想，完成了中央节点和两个车灯节点的软硬件电路设计，实现了基于把两个车灯控制系统作为现场总线节点，再接上一个中央控制节点，即可实现基

15、于现场总线总线的汽车车灯控制网络。关键词： 汽车网络；现场总线总线；汽车车灯控制网络AbstractConducted a comprehensive introduction to the vehicle network control technology development process, application and network topology. Systematic analysis of the automotive network standards for a variety of different focus, and depth to its mainstr

16、eam protocols. Detailed in-depth study and analysis of international developments of the automotive network technologies, combined with Chinas automobile practical application of network technology and the future development that rely on the introduction of technology is not conducive to future deve

17、lopment. As soon as possible to absorb and vehicle network technology R & D of automotive network protocols and standards with independent intellectual property.In the mainstream of todays automotive network standard agreement, the CAN bus network protocol with low-cost, high-performance characteris

18、tics. The study of the CAN network protocol standard, the main understanding of the hierarchical structure of the CAN bus data link layer and physical layer. Introduce some basic concepts of the CAN bus, elaborated on the CAN bus message, frame format, the type of error and testing error capacity.Th

19、is paper presents a through soft, hardware, modular design, complete the circuit design of the central node and the two lights node hardware and software based control system of the two lights as a CAN node, followed by a central control node , you CAN control network based on CAN bus car headlights

20、.Keywords： Automotive Network, CAN Bus, Automotive light control networkII基于CAN总线的汽车车灯控制网络的软件设计1 引言近几年科技的日新月异,尤其体现在计算机技术方面,体积超小,功能超强大。安全稳定能力的跨越提升，越来越依靠现场总线技术解决现实问题，传统复杂的现场连线慢慢地离开了人们的应用视野。取而代之的是现场总线。因为它的特点是结构简单造价低，所以用户乐于使用同时它为广大用户提供了优质安全的用户体验。现实操作现场有着各式各样的干扰，比如温度过高，湿度过大，粉尘过多，电磁辐射过大。随时会有不可抗拒的干扰，这就要求网络

21、在运行时保持可靠性。可靠性包括了在自身运行时容许自己的错误，当有外界干扰时对其的抵抗。不仅对自身有要求，对信号的编码是否足够合理，信号传输时传输方式是否快捷。都有明确要求。能够在共用一样的应用层协议和赋予数据的汽车网络，能够让它成为一个“open式环境”，它有很超强的自由性。由不同厂商生产的元器件都可以自由加入或离开，任何硬件和软件的环境几乎不需要做更改适应，这全部融合当今汽车应用实用的目标。所以汽车电子控制采用网络化设计可以以低的投入换取理想的实际效果。汽车行业认为，将来的车电子控制一定以网络技术为终极目标。八十年代控制研发的控制器局域网协议是由世界最著名的汽车零部件设产商之一的德国BOSC

22、H公司制定出来的，因为其主流性并成为了国际标准世界范围内被各国汽车制造商普遍认同。早在80年代很多有名的汽车生产公司就投资于汽车网络技术的研发和实用。目前，网络标准已经被制定出很多，如ISO的J1805、SAE的VAN。由于在现代汽车电子化进程中现场总线很重要，需要我们自主研制现场总线协议应用在汽车产品，进一步实现产业化，虽然面临的挑战具但积极意义对于迎接我国汽车工业加入世贸组织增加信心。以缩国外汽车技术为参考，努力提高自身的竞争力，这是势在必行的发展方向。汽车网络技术综述与发展在不增加硬件设备的同时，还能保证各个功能的控制。并且像节能减排，节约制造成本的方向发展。越来越多的向模块化，智能化，

23、小型化为发展研究努力，进而引入了现场总线。随着汽车行业的发展，现场总线车载网络技术也越来越成熟。它已成为汽车产业的一个技术关口。2 汽车网络技术综述与发展在汽车网络应用的前期阶段中早期的汽车网络中，各个厂商都用自己的标准，大家都想在这个领域称雄称霸军阀割据，导致没有一个大家都认同的标准出现。这给用户带来了很大的麻烦。每个用户都要自己定义繁琐的通信协议用来串行通信的发送和接收器。没有统一的标准。汽车网路急需建立相互之间的联系。因为整个行业的发展需要大家联合，协助建立一个被大家接收的协议。2.1 汽车网络技术的发展历史汽车网络技术的研究与应用的初期辉煌在1990，当时各个有实力重视研发的汽车生产商

24、就花费很大的投资在研究中。其中应用作为汽车动力系统和车身电子系统最主要的应用网络，现场总线已经被欧洲汽车制造商广泛接受，同时它也正在为美国和远东的各汽车制造商所接受，用来构建汽车网络。虽然以往美国汽车制造商广泛使用J1850来构建车身网络，但目前DaimlerChrVsler、Ford和General Motors(GM)等汽车制造商已经投入到现场总线总线的开发之中，而J1 850也正被现场总线所逐步取代。在远东，Toyota已经在其汽车十采用现场总线总线连网，而其他的日本和韩国汽车制造商也正在积极跟进。2.2 现场总线总线的基本特点汽车上使用的高速网络系统的总线标准，特别是广泛使用的iso1

25、1898国际标准。该屏蔽或非屏蔽双绞线总线接口可以再极其严峻的环境中安全可靠正常的工作。在iso11898标准建议，即使在双绞线电路两根线短路或地面，还要求汽车能够正常安全的工作。现场总线的数据传送方式位串行数据通信，通信速率在正常工作情况下1Mbs为其最大。由位速率决定系统内现场总线其中任意两节点间的能正常传输的距离。在大部分实时控制现场1 Mbs传输速率是远远足够的。因为实际操作中传输距离小于四十米。现场总线总线以，实时监视、检查报文格式、填充循环冗余校验位，还有和高效检测错误的功能。可以达到误码概率小于4.7e-11的高精度。实现永久性故障的自动识别和干扰的短暂能力是运用了故障界定技术。

26、关闭模式的现场总线是由于受到连续干扰。更重要的是接入现场总线网络时，脱离硬件或软件的与节点应用层修改。现场总线有如下基本特点：2.2.1总线访问采用基于优先权的多主方式通过标识符（ID）标识的信息内容，遍历网络全部过程中，没有重复或相同的被标示的符号。报文传输过程中，每当接收一条信息后，就是通过标示符来判断这些信息是否与自己有关。如果有关的信息，它会被处理，否则忽略。这就是所谓的主模式。它的主要特点是下在理论上不受限制的网络号（其实是在限制电力负荷）中的一个节点，在传输相同的数据信息是可以被不同的节点采纳。ID数值越小，其优先权反而越高。优先权是由标识符决定的。节点每当总线空闲时，信息将被重新

27、自动传输。那个节点获得最高优先权，总线使用权将被这个节点获得。为保障这个节点传输，除了这个节点其他节点将被迫停止传输。2.2.2 非破坏性的基于线路竞争的仲裁机制 总线上任一个潜在的冲突根据无破坏性机制进行总线仲裁。固定格式的帧是现场总线上主要的的信息传送方式，此帧在长度都为固定值。如果大于一个节点同时开始传输帧，并且总线的状态是空闲，由此引起的总线访问冲突是利用基于线路竞争的仲裁对标识符进行判别来解决的。仲裁机制可以保证既不会丢失信息，也不会浪费时间。优先权最高的帧的传输器将获得访问总线的权利。2.2.3 利用接收滤波对帧实现了多点传送所有节点都不用设置地址信息。帧接收滤波处理方法是接收器对

28、信息的拒收或接受的处理方。信息被接收是否和接收器有联系用这个处理方法可以识别出来，所以接收器没何必要辨别出准是信息的传输器，反过来也是如此。2.2.4 支持远程数据请求通过传输一个远程帧，请求另一节点传输的数据帧可以满足数据需要，数据帧标识符指定相应的远程帧标识符为。2.2.5数据一致性存在在全部过程里数据在全部过程里具相同特性。同时可以通过任意节点接收，也可以任何节点接收，可以实现在现场总线网络。因此，系统与数据相同特性功能，这个功能是使用处理故障方法与组播理论获得。2.2.6仲裁失败、或传输期间被故障损坏了的帧能自动重发任何正在传输节点数据和任何正在正常(或错误激活状态下)接收数据的节点都

29、能对出现了错误的帧作出标记，并进行出错通报。这些帧会立即被放弃，此后，遵循系统所采取的恢复计时机制，它们将被适时重发。从检测出错误开始、到可以着手传输下一个帧为止的这段时间称为恢复时间，此后如果再未出错的话，恢复时间占1723个位时间（在总线遭受严重干扰的场合，最多占29个位时间）。所有接收器都会校验所接收帧的一致性，然后对具有一致性的帧做出应答、对不具有一致性的帧做出标记。仲裁失败或在传输过程中被错误干扰了的帧将会在下次总线空闲期间被自动重发。要被重发的帧处理起来与别的帧完全一样。这意味着，为了获得对总线进行访问的权利，它还是要参与仲裁过程。2.3 汽车网拓扑络结构2.3.1总线拓扑 总线型

30、结构，是由一根总线连通个个节点。以广播方式发送信息，当节点A发送信息，其余BCD节点均能接受信息。缺点如果总线发生故障，其他节点均瘫痪。如图3-1。 图 2-1 总线型拓扑2.3.2星型拓扑 每个节点都有其自己的沟通渠道，更容易添加新的节点，作为网络的拓扑结构，总线型访问方式不被需要，所以使用的拓扑型结构通信规定可以被简明；传输介质运用光纤材质，网络实施更简洁。但它的缺点是：较长的连接线，整个网络都依靠中枢。如图3-2。图 2-2 星型线型拓扑2.3.3环型拓扑 所有的节点相互连接使整个网络形成一个闭环。数据从一个节点发出沿着网络单向传输。因为它的特殊结构，造就了它需要一个适应自身的协议。来进

31、行信息的接收环形令牌解决了这个问题。那个节点拿到了令牌，它就具有了发送信息的优先权如图3-3。图 2-3 环型线型拓扑2.4我国汽车网络及车灯控制系统的发展状况 汽车行业将来的发展的必然走向是网络技术，重点是在网络通信协议的规则，可是关键的汽车总线应用产品的核心技术都被国外企业掌握，我国短期缺少成熟的汽车总线协议和相关产品。中国的本土汽车品牌也加强与大中专院校合作,努力培养相关的汽车网络人才,建立了许多实验室,同时举办各类比赛。争取在相关领域取得突破。目前处于前期发展的汽车网络水平，相比应用早期的布线技术控制车灯功能，直接导致汽车线路复杂成本过高，安全性极大程度的影响汽车质量。汽车行业也面临着

32、各式各样的贸易壁垒,要想在未来国际化的市场份额中分的一份蛋糕，掌握汽车电子技术未来发展的方向。加大研究和开发投资，早期拥有中国特色的自主知识产权的汽车网络技术及应用系统刻不容缓。2.5 位数值表示 在总线上若既有显性又有隐形时，最后显示显性。如图2-4。 3.5-1.5 图 2-43 车灯控制系统的硬件设计在研究了现场总线总线协议的通信协议的基础上，首先进行电路图设计，再用仿真软件模拟电路图，待仿真合格后，进行硬件焊接。3.1车灯总成控制系统的功能描述两个节点通过总线现场总线总线收发器连接到现场总线总线上。车灯控制中断开关设，当操作控制开关时，中央节点将相应的控制指令和数据传输到现场总线，汽车

33、灯控制网络总体框图如图3-1。车灯控制按键MCUCan总线接收器Can总线发送器车灯1 车灯2图3-1 车灯控制网络总体框图3.2 MCU的选择车灯控制系统微控制器(MCU)采用ATMEL公司的89C51单片机，一般每片单片机可重复烧录100多次。采用超强密度的生产的器件。由于单个芯片中采用很多方式8位CPU和快速存储方式，ATMEL生产的89C51是一种高性价比控制器， 89C51单片机拥有较多应用控制系统是一种方便控制且物美价廉的办法。89C51的主要特性如下： 与MCS-51 兼容 可编程容量为4K字节寿命：一千次写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存

34、储器锁定 1288位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 有5个的中断源 可编序程的串行的通道 低能耗的空闲置与掉了电的模式 芯片内部振荡器件与带时钟的电路89C51的各个引脚的功能如下表3-2所示。表3-2 89C51单片机各引脚及功能说明序号引脚名称引脚序号功能说明1P0口32-398位并行双向I/O口，访问外部存储器时，可作为低8位地址线/数据总线复用2P1口1-8通用I/O口，8位准双向，编程和校验时作为低8位地址线，P1.1和P1.0另有第二功能3P2口21-28通用8位准双向I/O口，访问外部存储器时，可作为高8位地址线4P3口10-178位准双向I/O口，提供

35、部分第二功能5RST9复位信号输入端，高电平有效6EA/Vpp31访问芯片内部和外部程序存储器的选择信号/编程电压7PSEN29外部程序存储器选通信号，低电平有效8ALE/PROG30低8位地址锁存信号/编程脉冲输入在89C51的所有I/O口中，P3口集中了其中很多的第二功能，介绍了P3.0-P3.7各个管脚的第二功能，如下表3-3。表3-3 单片机P3口的第二功能引脚第二功能说明P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据传输P3.2外部中断0请求P3.3外部中断1请求P3.4T0定时器0外部事件计数输入P3.5T1定时器1外部事件计数输入P3.6外部RAM写选通单片机最小系统，单片机管

36、脚连接图如图3-4所示。图3-4 由R1/C3组成,在复位在上电瞬间，RC电路充电，由于电容上电压不能突变，所以RST引脚出现高电平。RST引脚出现的高电平会随着对电容C的充电过程而逐渐回落，为了保证RST引脚出现的高电平持续两个机器周期以上的时间，参照教材，C 取10u,R取8.2K。3.3 现场总线通讯控制器本设计中现场总线控制器采用PHILIPS公司的SJA1000芯片，现场总线控制器（基础 现场总线）的衍生产品，并且附加了另一类工作方式增强型现场总线，主要满足现场总线 2.0B协议。该协议添加了一些便于操作的新功能。SJA1000的基本特征如下表3-1：表3-1SJA1000工作模块主

37、要是由设计系统的控制核心本文中使用单片机, SJA1000芯片内部有接收模块 。当有数据传输，发送到缓冲区，经过现场总线协议。将其转换成报文形式，现场总线接收。现场总线在发送给核心模块，经过验收滤波，并且屏蔽掉噪声，发送回单片机。接受发如图3-5。图3-5现场总线控制器SJA1000芯片有24个管脚它有自己晶振AD0到AD7与单片机的数据相连。通过这数据通道传输数据，进行数据的读写操作如图3-6。图3-6现场总线控制器SJA1000电路原理图现场总线控制器SJA1000芯片采用片外12MHz晶振，片选/CS端与单片机的P2.7引脚直接相连，当CS接到低电平时，MCU可对SJA1000进行写操作

38、。3.4 现场总线总线收发器ISO11898standard兼容的减少无线电频率干扰（RFI）；热保护；总线和电源PCA82C250各引脚的功能如下表3-5所示：表3-5 PCA82C250芯片各引脚的功能介绍引脚名称引脚功能1TXD欲传输数据的输入端2GND电源地端3Vcc电源端4RXD接收数据的输出端5Vref参考电压的输出端6现场总线L低电平现场总线总线输入/输出端7现场总线H高电平现场总线总线输入/输出端8Rs总线脉冲斜率控制电阻连接端PCA82C250引脚8是一种特殊的帧是用来选择PCA82C2500工作模式。有三种不同的操作模式：高电平，斜率控制和备用。本设计采用slope-con

39、trol模式，连接的电路如图3-7。接收端（接收机输出数据）将被转移到低。控制器应通过驱动器引脚8为正常工作条件来满足这一条件。在待机模式是缓慢的，所以一个数据包丢失。图3-7现场总线通讯模块原理图4 现场总线总线的报文随着现场总线技术的广泛使用，人们研制出了现场总线通信协议的标准化要求。因此，1990年Bosch研制出现场总线2.0并上交给国际化标准机构。现场总线2.0给出了制定的现场总线格式报文，然而2.0B给出了扩展和标准的两种报文格式。从而使控制器局域网的标准化、规范化得到了推广。因为要使其使用在规定的场合，所以需要网络结构简易化、费用适宜、而且要求数据传输速度高、拥有实时性的控制特点

40、。国际标准ISO的模型明显过于繁琐，使得处理数据过于消耗时间，在汽车的实际使用时不适宜，因而将现场总线协议压缩至3层的网络构造。-应用层-对象层-报文滤波-报文和状态的处理-传输层-故障界定-错误检测和标定-报文检验-应答-仲裁-报文分帧-传输速率和定时-物理层-信号电平和位表示-传输媒体数据链路层逻辑链路控制子层LLC验收滤波过载通知恢复管理介质访问控制子层MAC数据包装/解包帧编码介质访问管理错误检测错误标定应答并行/串行互换物理层 位编码/解码 位定时同步驱动器/接收器特征 故障界定 故障管理图4-1 现场总线协议2.0A和2.0B分层结构为了使设计具有高速和快速的特性，在现场总线2.O

41、A协议中，网络被割分为物理层、对象层和传输层三个层次。传输层及对象层具有ISO协议的数据链路层拥有的功能和特点，依照ISO参考模型中划分的层次，这两层应该割分在数据链路层内。现场总线协议2.0B严格按照ISO/OSI参考模型进行操作，如下图4-1所示，现场总线分为物理层和数据链路层两层。当中的链路层又被割分为两大块。LLC的主要作用为:替远程的数据请求提供数据传输和服务；确认LLC是不是真的接收到了数据；恢复管理和过载报警等等。现场总线协议的核心是MAC子层，主要功能包括制定传输规则，如帧结构控制、故障界定和错误检测等部分。其和2.0A的传输层相同，不能被灵活修改MAC子层。其中信号实际上是怎

42、样被传输的，包含位编码、位定时及位同步等功能都是有物理层所定义的。同2.0A相同，2.OB的物理层中也没有定义接收器/驱动器的特点。4.1 现场总线总线报文的数据帧图4-2 数据帧结构4.1.1帧起始域(SOF域)代表帧的开始这一位置显性运用在各种需要传送的帧，与总线控制器合作，实现报文的传输。4,1.2仲裁域RTR位和信息标识符构成，仲裁域要执行面向位的冲突仲裁，当有多个现场总线控制器同时传输数据时。如图4-3。图 4-3标准帧的标识符由11位构成，可以给出信息的优先顺序，它的传输顺序为ID.0至ID.10(LSB)。标识符并没规定某一个指定的节点接收所发信息，这是因为现场总线网络节点具有广

43、播通讯方式和点对点接受的特点。现场总线总线上的接收节点能够请求线上的另一个节点传输消息，在查找目标址的节点即刻传输要请求内容时，就使用同一个标识符，这时主线上避免了发生冲突，这的前提是为低位的数RTR位。4.1.3控制域控制域包含有六位，有4位存放数据码，可以设定数据的长度值是0-8。以及两个可以保留的位( RO、R1)。4.1.4数据域传输的缓冲区中的内容应该依照长度代码所规定的长度进行传输。至于接收的数据，方法相同。4.1.5循环冗余校验域(CRC域)循环冗余校验域是由CRC边界符和CRC域构成。相除的余数应该是发至总线的CRC序列。当传输的时侯，最先传输/接收CRC序列的最高有效位。4.

44、1.6应答域(ACK域)传输方面传输两位隐性位和位组成应答域由，当接收到无错CRC相应的节点会在传输方节点对应的回应间隙上，在应答区域里第二隐性位是应答界定符。4.2 现场总线错误帧4.2.1错误标志传输辨识有误的标记，并且等待辨识有误的标记开端的具有6个相同属性不间断位。当这6个相同属性不间断位被检测到的时侯，就完成了辨识有误的标记。如图4-4。 图4-44.2.2错误型定界符错误型定界符由隐性位8个组成，其与过载型界定拥有相似的样式。在传输了不正确标志之后，总线被每一个现场总线节点密切监视，在检查出隐性位是由一个显性位跳变而来。在这个时刻所有的现场总线节点执行了有错误标志的传输，并8个隐性

45、位判定符开始传输。每当数据帧还是远程帧的传输产生错误，就重发，遇到连续的出现错误帧错误时，相对应节点会被认定为错误节点。5 系统的软件设计 系统的软件设计是本文的核心内容,主要包括单片机的初始化，SJA1000的初始化，接收数据，发送数据和报文的传输。车灯设计实际控制的是两个LED灯，原理体现在运用现场总线控制网络自己发送自己接收发的原理实现。： 1.对汽车网络控制功能和现场总线总线进行分析；2.使用单个现场总线总线硬件电路板实现其自收发功能，即现场总线节点自收发报文；3.传输的数据为INT0按键计数值，传输数值，接收的数值为基数灯一亮，为偶数灯二亮。5.1 现场总线控制初始化程序开始SJA1

46、000的初始设置化程序设计主要是处理SJA1000寄存器输入相应的处理信息，从而确定SJA1000工作的方式在MCU中关CAN的中断源 进入复位模式 =1设置时钟分频寄存器1. 增强CAN2. 时钟输出及频率3. CAN比较器选择设置验收代码/验收屏蔽寄存器确认进入自接收模式打开CAN中断初始化结束图5-1 SJA1000的初始化程序设计的流程图始设置化程序如下：一硬件复位，二上电复位，三软件复位就是在程序运行过程给SJA 1000传输一个复位式请求信号在复位期SJA1000需要初始化设置的寄存器有：SJA1000控制型寄存器CR或模式型寄存器MOD、中断使能型寄存器IER、总线定时型的寄存器

47、BTR，屏蔽寄型存器AMR、时钟分频寄型存器CDR、接受代码型寄存器ACR、输出控制型寄存器OCR(确定TX0、TX1引脚的驱动方式)等由于这些寄存器只能在SJAl000复位期时候进行写访问，必须保证系统是在复位状态 SJA1000的初始化程序设计的流程图如图5-1。开始初始化单片机。打开现场总线，使其处于工作状态。打开外部中断0，然后打开总中断。再调用SJA1000的初始化，主要设置存储接收代型码寄存器的数值还有存储接收屏蔽型代码寄存器的数值。设定完成后，进入复位模式。While（!(NN & 0x01)）/首先要求现场总线的发送器顺利复位才能实现初始化，设置MODR数值为9， /只有在复位

48、模式，才能进入下一步工作 /发生多次写入数据的原因是由于未进入复位模式 MODR = 0x09;/只有MODR的数值为9时，单片机才有相应的访问权限对不是内部相应的寄存器进行与写相反的操作 NN = MODR ;/单片机允许对非内部寄存器进行相应的写的相关指令，看似进行读与写的访问地址读具有同一片地址，可是写的数据也许与读的数据结果却有所差异。 5.2 报文的处理程序设计节点的报文传输采用中断控制。该流程图还包括了由于传输方缓冲区未能释放而没能传输的报文调度，在这种情况下现场总线控制器可发挥中止传输的功能。可以实现89C51现场总线控制器的此种特性，可以用来传输一个重要的报文，该报文将会首先于

49、存入传输缓冲区但没有正确传输的报文。因为个别问题使一个传输报文依旧处于排队等待接受服务的情况下，这时的传输缓冲区会被锁定。 图5-2中央处理器程序设计void INT0_Counter( void ) interrupt 0 using 1/INT0按键为计数按键 /每按一次按键，产生一个中断EA = 0；/关闭中断Txd_data+； /计数器加1，存储计数结果，并为待传输的数据 TXD_flag = 1；/要传输数据标志位，即重新传输数据，以更新EA = 1； /重新开启中断显示值函数接从报文中的数据读取出来，送还给单片机的P21与P22两个LED灯，一个按键控制两个灯的效果。void l

50、ed(uchar number) if(number=100)/当计数值等于100时 number=0；/数值要清0 uchar num=number%2；/数值余2后的结果付给num led1=num； led2=num；/同一个值要么是0要么是1,付给车灯只有一个灯亮图4-2 报文发送流程图 首先对SJA1000初始化，在此处读写采用外部寄存器寻址方式设定SJA1000寄存器，所以可片选不用设置。在死循环里首先调用接收处理程序，如果按键按下，调用接收报文程序。待CAN总线接收到报文。调用发送处理程序，调用发送报文子函数。将报文里的数读出。并付给控制灯。5.3软件可靠性设计合理的软件设计可以

51、减少硬件设备的复杂，缩短开发的周期，便于维护，并能提高汽车产品的安全性与可靠性。虽然硬件采用了抗干装置，可是复杂的干扰信号产生还是会产生影响，而且具有未知性，给保证系统的抗干扰增加了难度。所以，往往在硬件抗干设备上，还要采取补充抗干扰技术的软件，为硬件措施的增加效果。汇编语言的缺点是可读性差，所以可读性成了汇编语言编写的主要缺点，调试困难。在实际应用中，只要求软件占用较小的内存储不可行，因为随着MCU的控制的设备越来越自动化，导致存代码量急剧增加。可以提高程序的可靠性需要算法支持和不断的调试和测试，因而可以方便的找出错误并采用有效的算法。5.3.1测试方案利用keil软件编程环境,可以清楚地看

52、到整个流程,并且能够减少手写带来的笔误。编写各个模块，还能进行模块检测。提高程序的编写速度。在keil测试完成之后，在仿真软上进行测试，测试完成后，再在硬件上进行检测。根据硬件应积极的修改，首先要符合电路图的设计。其次调试，记录调试结果，分析显现的原因。找出存在的问题。并且努力的解决问题。6 结论这个项目主要针对现在比较具有现实应用的汽车网络设计。介绍了主流的CAN总线网络。运用51单片机为控制核心，将SJA1000作为外部存储器。SJA1000与82C250芯片的报文发送与接收。将需要传输的数据写入报文中，在接收到时读取数据。经过数次实验与失败。总结了在软硬件联调时，首先要确保硬件正常工作。

53、硬件正常是整个调试工作的基础，在进行软件调试之前需仔细检查硬件连接。自收发可以实现测试CAN控制器与处理器连接。运用到了CAN节点初始化编程，CAN通信的基础。在这个过程中要耐得住寂寞，坚守自己的信念，尽管是在软件编程检测时无错，但与硬件结合时，出现错误。好在天道酬勤，一个个的难关被我攻破。在这段时间里我都倍受煎熬，但无论计划的安排，问题的处理，还是在个人思想的长进，自学能力的提高，都有一个全新的飞跃！课程设计即将结束，但是我们对汽车电子设计的爱好却不会停止，我们依旧会迈着坚定的步伐，继续追寻我们的梦想。致 谢首先要感谢王雁平老师，是他在整个毕业设计过程中给我提供了毕业设计所需要的资料，帮助解

54、答毕业设计中遇到的问题。其次要感谢和我一起做毕业设计的莫东衡 ，正是有了他的硬件支持，我们才在遇到问题时，相互鼓励，最终解决了问题，圆满地完成了毕业设计的各项工作。参考文献1 冯进喜.汽车转向灯自动关灯电路.电子报,1987.12：322 郭天祥.51单片机C语言教程.北京：电子工业出版社,2010：3 杨春杰 王曙光, CAN总线技术, 北京,北京航空航天大学出版社，2009；4 杨光友, 朱宏辉.单片微型计算机原理及接口技术. 北京：中国水利水电出版社5 高锋.单片微机应用系统设计及使用技术.北京:机械工业出版社:186 轻松入门CAN总线；李真花 崔健，北京航空航天大学出版社，2011；

55、毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项