CAN总线与J1939协议在燃料电池电动公交车上的实现--《沈阳工业大学》2007年硕士论文
CAN总线与J1939协议在燃料电池电动公交车上的实现
【摘要】：
为解决电动公交车各控制器之间的信息交换问题，从CAN总线的起源和发展来看，CAN无疑是最佳的选择。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。本文以燃料电池电动公交车为应用平台，通信标准遵照CAN2.0B及J1939协议，根据燃料电池电动公交车复杂的计算机控制结构及实际的工况要求，设计了一个比较完整的通信系统。
首先分析了CAN作为主流现场总线的重要作用和技术特点，讨论了CAN应用在燃料电池电动公交车上的巨大潜力和发展前景。针对电动公交车总线系统的通信机制，提出了合理有效的仲裁解决方案。同时，详细地分析了位定时技术的基本原理和设定方法，并对CAN总线传输过程中的延迟时间做出计算。
深入剖析了J1939协议的基本格式和通信原理，通过与CAN协议比较，突出了其在应用层的重要作用；通过对电动公交车的通信单元分析，结合J1939协议，制定了电动公交车上通信节点间的具体应用协议。对电动公交车的实际工况要求进行了独特性分析，提出了电动公交车CAN总线通信系统的完整框架，同时，分析了主要模块的功能，设计出一种基于光纤介质的双环冗余网络结构，提出了具体的实现方案。
研究了CAN总线的四种主要的拓扑结构，通过分析CAN的协议标准，定义了电动公交车上光纤通信的协议规则，设计了一种适合于电动公交车的CAN总线节点，同时进行了相应的硬件结构和软件的设计。最后，给出了基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812的系统改进方案，并对方案的具体细节做了比较深刻的阐述。
最后，针对设计的电动公交车CAN通信系统进行可行性测试实验，得到了比较理想的结果，充分证明了系统的可行性和有效性。该方案在电动公交车总线控制、信息传输等方面，有着广泛的应用价值。
【关键词】：
【学位授予单位】：沈阳工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：U469.72【目录】：
Abstract6-11
1 绪论11-18
1.1 课题来源11
1.2 课题的背景11-14
1.2.1 燃料电池电动汽车的国内外动态11-12
1.2.2 CAN总线技术的起源与发展12
1.2.3 分布式控制系统和 CAN总线技术的特点12-14
1.3 课题研究的目的和意义14-15
1.4 课题研究的主要内容、目标和重点15-16
1.5 课题研究的主要难点和关键技术16-17
1.6 课题研究的前景17-18
2 电动公交车CAN总线系统需求分析18-46
2.1 电动公交车 CAN总线系统的设计原则18
2.2 电动公交车 CAN总线底层设计规范要求18-26
2.3 针对本系统的总线仲裁机制的解决方案26-28
2.4 位定时技术及设定方法研究28-33
2.5 电动公交车CAN应用层协议(J1939协议)研究33-39
2.6 电动公交车CAN应用层协议(J1939协议)通信原理及技术优势39-42
2.6.1 J1939与CAN的比较39
2.6.2 数据传转协议39-40
2.6.3 J1939协议的应用及实例40-42
2.7 电动公交车通信节点高层协议的制定42-45
2.8 本章小结45-46
3 基于 CAN的电动公交车通信系统总体框架设计46-57
3.1 电动公交车 CAN总线系统设计的理论基础46-47
3.1.1 双层 CAN总线结构的提出46
3.1.2 双总线系统的概念46-47
3.2 电动公交车总线通信系统设计47-56
3.2.1 总体框架设计48-49
3.2.2 电动公交车各主要电子控制单元 ECU模块功能49-51
3.2.3 CAN总线拓扑结构分析51-52
3.2.4 CAN总线光纤环型网络的设计52-54
3.2.5 双环光纤CAN总线网络的实现方案54-56
3.3 本章小结56-57
4 电动公交车 CAN通信接口的设计57-74
4.1 电动公交车 CAN通信接口的基本硬件分析57-62
4.1.1 微处理器选择58-59
4.1.2 CAN控制器选择59
4.1.3 CAN收发器性能比较与选择59-60
4.1.4 数字隔离器的选择60-62
4.2 电动公交车CAN节点的硬件电路设计62
4.3 电动公交车CAN网关的硬件电路设计62-63
4.4 电动公交车CAN网络通信系统软件设计63-66
4.4.1 初始化程序设计64-65
4.4.2 发送程序设计65
4.4.3 接收程序设计65-66
4.5 CAN控制器异常情况的处理66
4.6 关于电动公交车 CAN通信节点设计中的几个问题66-67
4.7 电动公交车CAN接口设计的改进方案67-73
4.7.1 TMS320F2812中CAN控制器的技术优势67-68
4.7.2 改进方案的基本思想68-69
4.7.3 电动公交车CAN接口改进电路的设计69
4.7.4 eCAN通信程序设计的基本流程69-73
4.8 本章小结73-74
5 电动公交车 CAN系统设计可行性测试仿真74-81
5.1 电动公交车 CAN系统测试软件的设计74-76
5.2 电动公交车CAN系统的测试过程76-79
5.2.1 软件配置76-78
5.2.2 通信协议的构建78
5.2.3 测试原理及过程78-79
5.3 结果分析79-80
5.4 本章小结80-81
6 结论81-82
参考文献82-85
在学研究成果85-86
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汽车改装 双电瓶 蓄电池隔离器 荷兰VICTRON原装进口12/24
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主要性能:&无电压损失（无电压降）&Cyrix电池连接器是微处理器控制的自动并联电池组继电器，当其中一组电池电压达到预定值时（电池在充电），几组电池并联在一起，当电压低于浮充值时（电池在放电），电池组之间断开。&Cyrix电池分离器是二极管分离器的最佳替代品，它主要的特性是没有电压损失，发电机或电池充电器电压无需增大。优先启动电池在典型的设置中，发电机直接连到启动电池，辅助电池组和其他电池通过CYRIX连接器连接到启动电池，当CYRIX获知启动电池达到预定的电压时，可以同时并联对其他电池组充电。&&&双向电压感应&Cyrix同时感应两组电池，例如：当充电器对辅助电池组进行充电时，Cyrix电池隔离器也会同时工作。两组电池都可以对隔离器供电。&&&自动隔离主副电瓶&Cyrix电池隔离器会自动隔离汽车启动电池与后备电池组。&&&主电池电量不足时，借副电池电力启动车辆（借电）&若汽车启动电池损坏或亏电，只需手动合上电池隔离器开关就可利用后备电组来启动汽车。&即当主电池电量不足时，借副电池电力启动车辆。&&&12V/24V自动适应：&Cyrix-i&12/24自动检测适应12/24V电池电压系统。&&&智能电池检测避免不必要的开关操作&一些品牌的电池隔离器在短时间大电流负载下会断开，或由于电压的迅速下降而不能连接到耗尽的大容量电池组，CYRIX&i&12/24不是简单地基于电池电压和固定的延时，Cyrix-i&12/24会判断趋势（电压上升或下降），只有在反向趋势超过一定时间，才执行反向操作，延时时间由电压变化趋势决定。
系列产品：
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