基于STM32和CAN总线的J1939协议的研究

密级桂林电子科技大学硕士学位论文题目基于STM32和CAN总线的J1939协议的研究（英文）ResearchofJ1939ProtocolBasedonSTM32andCANBus研究生学号:102081406研究生姓名:许炳华指导教师姓名、职务:潘明副教授申请学位门类:工学硕士学科、专业名称:控制理论与控制工程提交论文日期:2013年4月5日论文答辩日期:2013年6月16日独创性（或创新性）声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：摘要I摘要随着汽车工业的不断发展，基于CAN总线的汽车网络受到越来越多的汽车厂商的关注。搭建汽车网络之后，汽车内部的ECU之间能够进行可靠、有序的通信，减少了ECU之间的通信干扰和错误，大大提升了汽车的各项性能。J1939协议是适用于大型商用车辆的汽车网络通信标准，随着人们对商用车性能需求的不断增加，越来越多的汽车电子厂商开始致力于J1939协议的研究。本文在充分了解J1939协议在国内外发展与应用现状和归纳总结了J1939协议的发展趋势后，对J1939协议进行了系统的研究。首先，以内嵌CAN控制器的STM32F103ZET6芯片作为节点的处理器和CAN控制器，以TJA1050和VP230这两种高速CAN收发芯片作为节点的CAN收发器，设计了发动机电子控制单元节点、变速器电子控制单元节点以及故障诊断/参数监测节点的硬件电路。其次，制作了CAN总线的连接板，将所设计的三个节点通过CAN总线连接在一起，构建了一个模拟的J1939通信网络。编写各节点CAN接口的波特率和过滤器的设置程序，实现了J1939协议规定的250kbps的通信速率和对扩展数据帧进行过滤的过滤器要求。编写扩展数据帧通信测试程序及综合测试程序并借助CAN分析仪和CANPro软件，完成对J1939通信网络的测试。再次，在J1939通信网络的基础上，根据J1939协议网络管理层的规定，对各节点的CA进行命名，并按照不同节点CA的地址声明流程，编写各节点CA的地址声明程序，实现了各个节点CA的地址声明，使发动机电子控制单元节点CA成功获得地址0X00，变速器电子控制单元节点CA成功获得地址0X03，故障诊断/参数监测节点CA成功获得地址0XF9，实现了网络管理层的CA命名和地址声明管理功能。最后，在J1939通信网络的基础上，按照J1939协议应用层对参数、参数组、诊断消息DM1的定义，编写了故障诊断/参数监测节点的参数报文解析程序，实现该节点对来自于其他节点的PGN65261、PGN61444等参数报文的准确解析；编写了故障诊断/参数监测节点的故障解析程序，使该节点能够准确地解析出发动机油温过高、发动机预过滤器油压过大等常见的发动机故障。关键词：CAN总线；汽车网络；电子控制单元；J1939协议；STM32AbstractIIAbstractWiththefastdevelopmentoftheautoindustry,moreandmoreautomanufacturerspaymoreattentiontovehiclenetworkbasedonCANbus.Byconstructingvehiclenetwork,theECUscanreliablyandorderlycommunicatewithothers,reducethecommunicationinterferenceandmistake.J1939protocolisacommunicationstandardwhichisappliedtoheavycommercialvehicle,moreandmorevehicleelectronicsmanufacturerscommitthemselvestotheresearchofJ1939protocolwiththeperformancerequirementofcommercialvehicle.AfterfullyacquaintingthedevelopmentandapplicationathomeandabroadofJ1939protocolandsummarizingthetrendofJ1939protocol,thesubjectdosystematicresearchintoJ1939protocol.Firstly,usingtheSTM32F103ZET6thatembedCANcontrolleraspeocessorandCANcontroller,usingTJA1050andVP230asCANtransceiver,thesubjectdesignthecircuitofengineECU,transmissionECU,faultdiagnostic/parametermonitornode.Secondly,producetheCANjunctionplate,andthenconstructaJ1939simulativecommunicationnetworkwhichconsistofengineECU,transmissionECUandfaultdiagnostic/parametermonitornode.Writerelevantprogramtosetthe250kbpsBaudrateandfilterofCANinterface,sothattheBaudrateandextendedframefiltercanmeettherequirementofJ1939protocol.CompletethefunctiontestoftheJ1939communicationnetworkwiththehelpofCANProsoftwareofCANanalyzerandtheprogramofcomprehensivetestandextendedframetest.Onceagain,intheJ1939communicationnetwork,maketheCAnaming,inaccordancewiththeflowofdifferentnodesCAaddressclaim,writetheaddressclaimprogramofnodesCAonthebasisoftheJ1939protocolmanagementlayer,thenrealizeaddressclaimofnodesCA.Aftertheaddressclaim,theengineECUCAandtransmissionECUCAsuccessfullyachieveaddress0X00,0X03,thefaultdiagnostic/parametermonitornodesuccessfullyachieveaddress0XF9,realizenodesCAnamingandaddressclaimwhichisthetwomajorfunctionofJ1939protocolnetworkmanagementlayer.Lastly,intheJ1939communicationnetwork,writeparameteranalyticprogramandfaultanalyticprogramapplytofaultdiagnostic/parametermonitornodeaccordingtothedefinitionofparameter,parametergroupandDM1messagewhichJ1939protocolapplicationlayermake.Sothat,thefaultdiagnostic/parametermonitornodecancorrectlyAbstractIIIanalyzethePGN65261、PGN61444parametermessagesfromtheothernodesandenginefaultssuchasoiltemperatureofengineistoohighandprefilteroilpressuretoolargeandsoon.KeyWords：CANbus;vehiclenetwork;ECU;J1939protocol;STM32目录IV目录摘要.................................................................IAbstract................................................................II第一章绪论............................................................1§1.1课题背景和研究意义...........................................1§1.2J1939协议在国内外的发展概况..................................2§1.3主要研究内容.................................................3§1.4论文的结构安排...............................................3第二章CAN总线与J1939协议.............................................5§2.1CAN总线......................................................5§2.1.1CAN总线的特点..........................................5§2.1.2CAN总线的帧格式........................................6§2.1.3CAN总线的帧类型........................................7§2.2J1939协议....................................................7§2.2.1J1939协议的特点........................................7§2.2.2J1939协议的报文格式....................................8§2.2.3J1939协议的报文类型....................................9§2.2.4J1939的传输协议功能....................................9§2.3本章小结....................................................10第三章J1939通信网络的设计与测试.....................