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1、 .基于CAN总线的汽车电动车窗控制系统设计- -日期： / 本科毕业设计说明书基于CAN总线的汽车电动车窗控制系统设计THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM ABOUT AUTOMOBILE POWER WINDOWSBASEDONTHE CAN BUS 学院（部）： 机械工程学院 专业_ 学生： 指导 2013 年 06 月 06 日基于CAN总线的汽车电动车窗控制系统设计摘要随着2009年汽车产销量突破1300万。我国已经一跃成为全球最大的汽车市场。据统计，电子元器件的价值平均占到整车价值的三成左右。概而观之，我国汽车电子的需巨大的。在这种巨大的需求求的拉动下，我国汽车
2、电子市场也迎来了飞速发展的时代。当前，汽车电子的一个发展趋势就是网络化。由于电子装置和电子元件在汽车上的应用越来越多，使汽车的布线空间越来越小。在有线的空间完成各个电子装置的有效连接，对于传统的点对点式的连接方式来说，是不可能完成的任务。因此，传统的连接方式成为制约汽车电子发展的一个瓶颈。这种情况下，汽车控制网络应时而生。汽车控制网络是把应用于互联网上很成熟的局域网技术应用到汽车上，这样，汽车上各个电子器件只要挂接在同一条总线上，就可以实现器件或装置之间的相互通信了。这样就解决了由于原件连接过多造成的线束臃肿问题，开创了汽车电子器件热插拔的先河，而且方便了汽车的升级和维护。本论文对应用于车身网
3、络中的CAN协议进行了研究，基于CAN总线设计了一种电动车窗控制系统。关键词： CAN总线，汽车电子，电动车窗THE DESIGN OF CONTROL SYSTEM ABOUT AUTOMOBILE POWER WINDOWSBASEDONTHE CAN BUSABSTRACTWith Chinas automobile production and sales in 2009 breaking 13 million, China has become the worlds largest automobile market. According to statistics, the ave
4、rage value of electronic components can account for the value of the vehicle about three percent. Overview, Chinas demand for automotive electronics is huge. With the huge demand, Chinas automotive electronics market ushered in the era of rapid development. Currently, a trend of automotive electroni
5、cs is networking. As more and more electronic devices and electronic components are used in automotive, the inside space of automotive is becoming smaller and smaller. In such a limited space to complete the connection of various electronic devices, it is impossible for the traditional point to poin
6、t connection type. Therefore, the traditional connection of electronic devices has become a bottleneck in the development of automotive electronics. In this case, the vehicle control network has emerged to solve this problem. Vehicle control network is to apply a very sophisticated Internet technolo
7、gy to the car, as long as the various electronic devices of the car are articulated in the same bus, the devices can communicate with each other through the bus. This will resolve the problem of connecting too many electronic components as a result of the cumbersome wiring harness, but also created
8、a vehicle electronic devices hot swap of the ground, to facilitate the upgrading and maintenance of the vehicle easily. This thesis will introduce applied CAN protocol and design a control system of power windows based on CAN bus. KEYWORDS: CAN bus，automotive electronic，power windows目录摘要IABSTRACTII1
9、绪论11.1 研究背景11.2 汽车车载网络技术概述21.3 电动车窗控制技术的发展概况21.4 课题的主要容和意义31.4.1 课题的主要容31.4.2 课题的意义31.5 本章小结32 CAN总线52.1 CAN简介52.2 按照ISO/OSI参考模型CAN的分层结构62.3 CAN总线数值的特性62.4 CAN协议的报文帧结构形式72.4.1数据帧72.4.2 遥控帧92.4.3 错误帧92.4.4 过载帧92.4.5 帧间隔92.5 报文接收和仲裁102.6 CAN的数据错误检测102.6.1 错误处理102.6.2 错误状态种类122.6.3 错误检测规则122.7 位时序132.8
10、 本章小结143电动车窗的硬件设计153.1 主控节点的硬件设计153.1.1 微控制器介绍153.1.2 CAN模块173.2 车窗节点的的设计233.3 本章小结274基于CAN的车窗控制系统软件设计284.1 软件开发的环境284.2 CAN模块294.2.1 系统主程序294.2.2 系统的初始化294.2.3 CAN报文的发送304.2.4 CAN报文接收314.3 驱动模块324.4 本章小结335车窗防夹功能模拟测试与分析346总结与展望366.1 总结366.2 展望36参考文献37致391绪论1.1 研究背景随着计算机技术、网络通讯技术、集成电路技术的飞速发展，以全数字式现场
11、总线为代表的现场控制仪表、设备大量应用在汽车电子上。汽车电子的广泛应用，极提高了汽车的安全性、提高了汽车的节能性、改善了汽车的舒适性。在一些机械连接的物理特性达到极限的情况下，汽车性能的提升以与新车型的研发，越来越依赖于汽车电子，汽车领域70%的技术革新来自汽车电子产品。进入2000年以后我国汽车电子市场规模相当可观。2009年我国汽车电子市场总产值已经高达1800亿元，并仍处于快速上升阶段，今年可能会达到5000亿元。可见，我国汽车电子市场经济规模相当可观，而电动车窗控制系统是汽车电子围车身控制系统中非常重要的组成部分。因此，对电动车窗的深入研究不仅具有现实的经济意义，对于增强我国汽车电子企
12、业的竞争力有很大的意义。汽车电子技术的发展大体分为三个阶段，第一阶段是20世纪60年代至70年代末，其重点是以改善汽车单个零部件的性能为主要目的，代表性的技术创新如利用硅整流代替电刷整流的发电机，利用晶体管无触点点火式代替机械式有触电点火技术，汽车装备电子钟收录机，开始采用电子控制燃油喷射，这些电子系统多由分立电子器件构成，体积大，可靠性不太高。汽车电子技术发展第二阶段是70年代末至90年代中期，开始引入了自动控制理论，已解决单个机械零部件的各自控制而产生的协调配合上出现的问题。集成电路的发展在汽车上开始应用，这一时期产生如发动机电子管理系统、动力传动总成控制系统、防抱死制动系统、电子控制悬架
13、、电子控制转向系统等，具有一定综合性的电子控制系统。从90年代中期以来，汽车综合控制技术逐步形成了一个多科学相互交互的综合性新型技术，它以大规模集成电路和总显示控制器局域网为特征，其主要电子产品包括灵巧电源、智能传感器、总线控制器、总线收发器。这些设计一方面将原来的综合性电子控制系统扩大成汽车整体综合控制系统；另一方面与汽车外部道路、交通、通信条件联系起来，使汽车更自动化、智能化。未来汽车电子化呈现六大趋势：一是功能集成化，如车身控制模块，将取代诸如中控门锁、防盗、雨刮、空调、座椅调节等单项控制系统；二是数字控制取代模拟控制；三是多微处理器协同工作，以实现既有独自运行、又有协同功能的数据共享和
14、灵活组成的优势；四是无线与有线技术相结合，实现车外信息传输智能化、高速化；五是硬件通用化、高速化，软件专业化，以软件功能提升硬件功能；六是在开发流程上，有“底层向上”模式演变为“由上向下”模式。1.2汽车车载网络技术概述现在人们对汽车的安全性、舒适性、环保节能型等这些性能的要求也越来越高。目前，轿车上装备的各种传感器、执行器和电灯加起来一共多达数百个，其中仅驱动各种物理转动的电机就占一半左右。汽车上电子装置的增加，使连接用的电线束迅速膨胀，导致车体线束愈来愈复杂，电子设备间的工作协调也越来越困难，为了摆脱这种困境，基于串行通信传输网络结构成为一种必然选择。因此，汽车控制系统网络化已经成为汽车电
15、子今后发展的一个趋势。如图1.1所示，汽车控制网络可以分为动力总承、底盘控制、车身控制和信息娱乐等子网络。每个子网络包含必要的电子设备，这些电子设备之间通过局域网总线实现通信。对多个次级网络之间的通信来说，就要用到网关，因为这些次级网络对运行速度要求的不同，各个次级网络可以采用各自的协议。在这种体系中，没有全局总线。这种特殊的结构完全消除了全局总线失效的瓶颈，并且为TV，视屏，DVD，声控功能等增强可靠性，扩展了宽带。对信息娱乐网络来说，就是采用MOST技术；动力总承网络来说就采用Flexray总线，对底盘网络来说，就采用CAN总线。本课题研究的电动车窗系统就是图1-1中车身子网中的一个控制系统。图1-1 汽车网络
