基于ARM的CAN總線與J1939協(xié)議應(yīng)用與研究.pdf

1、控制器局域網(wǎng)(CAN)總線己經(jīng)成為全球范圍內(nèi)最重要的總線之一。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)定義的OSI模型,CAN協(xié)議定義了物理層與數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范。如果需要建立完善的通信系統(tǒng),還需要在CAN的基礎(chǔ)上選擇合適的應(yīng)用層協(xié)議。目前,J1939是卡車和客車中應(yīng)用最廣泛的高層協(xié)議,但其商業(yè)協(xié)議棧的價(jià)格十分昂貴,不利于J1939規(guī)范的推廣。為了研究J1939協(xié)議通信網(wǎng)絡(luò)的軟硬件實(shí)現(xiàn),本文基于高性能32位ARM9微處理器S3C2410設(shè)計(jì)J1939協(xié)

2、議通信系統(tǒng),主要成果如下:
　　(1)以S3C2410為ARM微處理器、以嵌入式Linux為操作系統(tǒng),搭建了Linux-ARM開發(fā)平臺(tái)。闡述了適合本課題需求的U-boot、嵌入式Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)詳細(xì)制作過程;描述了平臺(tái)搭建過程中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序自啟動(dòng)的方法:首先在嵌入式Linux內(nèi)核制作過程中,將CAN總線驅(qū)動(dòng)程序靜態(tài)編譯到內(nèi)核,然后在根文件系統(tǒng)制作中加入J1939協(xié)議棧和用戶應(yīng)用程序文件,最后修改系統(tǒng)初始化函數(shù);
　

3、　(2)在深入分析CAN2.0B協(xié)議的基礎(chǔ)上,使用USB虛擬示波器捕獲Polo車CAN總線試驗(yàn)臺(tái)的CAN數(shù)據(jù)幀,分析得出Polo車CAN總線的幀結(jié)構(gòu);
　　(3)編寫了基于單片機(jī)的CAN總線驅(qū)動(dòng)程序,詳細(xì)描述了驅(qū)動(dòng)程序具體實(shí)現(xiàn)的過程。其中包括CAN總線通信波特率設(shè)置的具體實(shí)現(xiàn)、以圖文和程序的方式描述驅(qū)動(dòng)程序如何操作CAN控制器MCP2510的寄存器、實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)程序?qū)AN擴(kuò)展幀的支持等;
　　(4)在基于嵌入式Linux操作系

4、統(tǒng)的CAN總線驅(qū)動(dòng)程序編寫中,添加了對100kbps波特率的支持和對CAN擴(kuò)展幀的支持。描述了嵌入式Linux操作系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)程序的具體調(diào)用過程和實(shí)現(xiàn)方法;
　　(5)為穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)J1939通信網(wǎng)絡(luò),本文由簡單到復(fù)雜,先實(shí)現(xiàn)了一個(gè)波特率為100kbps、自定義應(yīng)用層協(xié)議、由ARM開發(fā)板、Polo車CAN總線試驗(yàn)臺(tái)和監(jiān)測節(jié)點(diǎn)組成的簡單CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)。驗(yàn)證了該網(wǎng)絡(luò)通信功能的正確性;
　　(6)深入研究了J1939協(xié)議內(nèi)容,編寫了

5、具有基本功能的J1939協(xié)議棧。該協(xié)議棧主要包括的內(nèi)容有J1939協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的實(shí)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)管理層的實(shí)現(xiàn),能實(shí)現(xiàn)的功能有地址聲明消息、請求地址聲明消息、地址沖突處理、命令消息、廣播消息、發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)請求消息、傳輸協(xié)議功能等;
　　(7)搭建了一個(gè)波特率為250kpbs、依照J(rèn)1939協(xié)議、由ARM開發(fā)板、虛擬節(jié)點(diǎn)和單片機(jī)節(jié)點(diǎn)組成的J1939通信網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的J1939協(xié)議棧具有的各項(xiàng)功能,實(shí)驗(yàn)過程中數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可