基于CANopen协议的新能源汽车监控系统的设计

【摘要】：计算机、通信和控制技术的迅速发展,使得网络集成信息自动化正在迅速应用到各种工业控制领域。以嵌入式系统和设备为基础的现场总线控制系统已经取代传统的集散控制系统。作为新兴的总线通信之一,基于CAN总线的CANopen通信已经在国外得到广泛的开发和应用,已经被应用于交通、医疗、楼宇、安防、自动化生产等各种控制系统。并且随着CANopen通信协议的标准化和日益完善,应用前景将十分广阔。而我国则起步较晚,国内鲜有CANopen协议的自主开发,CANopen通信的应用和开发基本上被国外所垄断。本人在实际工作中深深地体会到,由于国内CANopen通信技术开发上的滞后,使得无论是国外先进控制系统的应用还是国内的控制系统产品的设计开发都带来了很大的困难。本文主要基于CANopen通讯协议与QT软件实现了车载控制终端在以linux为操作系统的ARM9嵌入式开发板SBC6300X上的开发,车载终端可以直接与下位机的汽车动力设备通过CAN总线进行数据传输。一方面,车载控制终端通过CANopen协议读取汽车动力设备上的实时运行状态,显示在由Qt软件开发的图形监控界面上;另一方面,车载控制终端提供动力设备参数设置的功能,接收用户输入,经由CANopen协议传输到下位机,实现对汽车动力设备的控制。本文首先简要介绍了CAN总线技术,CANopen通信协议及其应用;在此基础上,对基于CANopen协议的CAN总线网络的结构,CANopen网络节点的构成方式和功能组成进行了分析,从而得出了一个清晰的系统模型;基于标准的通信协议,详细分析了CANopen从节点的工作机制;在基于ARM的SBC6300X开发板上利用开源代码实现CANopen协议规范,提出了符合CANopen协议规范的通信接口开发的有效方案。然后介绍了Qt4.5软件,在SBC6300X开发板上成功开发了基于Qt4.5的图形运行界面。通过共享内存实现了CANopen读写数据进程和Qt界面进程之间的信息交互。基于以上原因,使本文在CANopen通信和图形运行界面的工程应用方面有较强的参考价值。 【关键词】：现场总线 CAN CANopen协议 QT4.5 SBC6300X开发板 车载控制终端
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.7;TP273
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-14
• 1.1 课题背景12-13
• 1.1.1 总线通行的发展12
• 1.1.2 CAN及CANOPEN总线通信的现状12-13
• 1.2 课题研究的内容13-14
• 第二章 CANOPEN通信协议的概念与基础14-24
• 2.1 CAN总线协议的特点14
• 2.2 CANOPEN通信优势14-15
• 2.3 CANOPEN设备通用协议15-16
• 2.4 CANOPEN网络分析16-23
• 2.4.1 CANOPEN通用网络结构16-17
• 2.4.2 CANOPEN网络模型17-18
• 2.4.3 CANOPEN标示符（COB-ID）18
• 2.4.4 对象字典（Object Dictionary）分析18-19
• 2.4.5 服务数据对象（SDO）分析19
• 2.4.6 同步（SYNC）分析19-20
• 2.4.7 紧急事件（Emergency）分析20-21
• 2.4.8 心跳（Heart beat）21
• 2.4.9 状态机制21-22
• 2.4.10 CANOPEN标示符22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 新能源汽车智能动力控制系统架构24-31
• 3.1 系统总体架构24-26
• 3.1.1 新能源汽车动力系统结构24-25
• 3.1.2 智能动力控制结构25-26
• 3.2 车载控制终端的硬件架构与开发环境26-30
• 3.2.1 SBC6300X开发板概述26
• 3.2.2 SBC6300X开发板的硬件特性26-30
• 3.2.3 SBC6300X开发板的软件特性30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 车载控制终端的软件设计31-73
• 4.1 软件运行的总体结构31-32
• 4.2 CANOPEN的软件设计32-65
• 4.2.1 基于开源代码CANOPEN节点的实现34-35
• 4.2.2 CAN控制器的初始化35
• 4.2.3 CANOPEN节点的初始化35-36
• 4.2.4 对象字典的组建36-42
• 4.2.5 对象字典的访问42-47
• 4.2.6 NMT从节点对象的实现47-48
• 4.2.7 SDO对象的实现48-61
• 4.2.8 Heartbeat心跳报文61-63
• 4.2.9 车载控制系统的CANOPEN通讯进程框图63-64
• 4.2.10 CANOPEN程序运行时序64-65
• 4.3 QT的软件设计65-70
• 4.3.1 QT程序框图设计65-67
• 4.3.2 QT程序结构及文件说明67-69
• 4.3.3 QT程序运行时序69-70
• 4.4 程序交互设计与实现70-72
• 4.4.1 控制命令与状态的交互70-71
• 4.4.2 共享内存的数据结构71-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 系统的运行73-83
• 5.1 开发环境的搭建73
• 5.2 系统的编译和下载73-74
• 5.2.1 u-boot的编译与加载73-74
• 5.2.2 内核的编译与加载74
• 5.3 QT与CANOPEN程序的编译和下载74-75
• 5.3.1 QT程序的编译74-75
• 5.3.2 CANOPEN程序的编译75
• 5.3.3 QT与CANOPEN程序的加载75
• 5.4 ROOTFS根文件系统的初始运行参数的设置75-77
• 5.5 运行界面的设计77-82
• 5.6 本章小结82-83
• 第六章 全文总结83-85
• 6.1 主要结论83
• 6.2 研究展望83-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 攻读硕士学位期间已录用的论文89

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

CANopen网络应用的实时性和可靠性若干问题的研究    匡付华

基于在线双冗余CANopen架构的管轨列控系统    李泽荣;王磊;杜会卿;邱瑞昌;

电磁兼容与电路板的可靠性设计    刘建斌;孙军;田智会;

基于实时性优化的CAN总线织机分布式控制系统    戴国骏;张翔;高申勇;张颖;

基于网络控制系统的CAN实时性能研究    黎善斌,任旭东,王智,孙优贤

监控系统硬件电路板可靠性计算    程凯;王晓丹;杨公训;于杰;尚欣;

资源受限的网络控制系统调度    王俊波;胥布工;

针对工业控制的Canopen系统    何光宇,胡正,秦霆镐,王健

基于线性量化的网络控制系统状态观测器设计    鲁仁全;魏强;薛安克;

从现场总线到工业以太网的实时性问题研究    陈磊

网络系统中可靠性问题的研究    冯海林

嵌入式CANopen下位系统设计    王金达;张勇;王德宇;赵振环;闫晗;

CAN应用层协议CANopen浅析    孙健;陶维青;

CANopen运动控制协议驱动程序设计    李博;李晓汀;郇极;

基于CANopen协议的汽车控制网络初探    孔峰;张衡;宋雪桦;张育华;

CANopen总线在多轴伺服系统中的应用    付明立;周凤星;张红霞;

基于CANopen协议的双轮移动倒立摆控制系统    孙汉旭;曹志杰;贾庆轩;

CANopen协议及在电机系统控制中的应用    李澄;赵辉;

2009 CAN and CANopen技术培训暨高级研讨会预告    

基于CANopen协议从节点研究    陈在平;王峰;

机械臂控制系统中CANopen协议的应用与开发    代训康;施玉霞;

基于CANopen协议的软PLC应用    顾嫣;张凤登;

基于CANopen协议的卷染机控制系统研究    谢维;

基于CANopen协议的报文调度分析与优化    王俊波;胥布工;王清阳;

基于CANopen总线的变频器控制技术在茶叶翻堆机行走系统中的应用    钱冲山;罗韶波;

通过CANoe实现CANopen网络的仿真    叶浩峰;胥布工;王俊波;

CANopen协议栈PDO的配置方法研究    段建民;焦圣伟;徐喆;

基于CANopen总线与PLC的液压试验平台控制系统设计    高亮;宋志强;

CANopen网络应用的实时性和可靠性若干问题的研究    匡付华

CANopen网络的实现及实时性研究    田绍宇

基于CAN总线的嵌入式车况监测系统研究与应用    徐为振

基于CANopen协议的船舶监控报警系统的设计与实现    崔午阳

基于RTOS的CANopen协议汽车车身应用研究    李松

基于CANopen协议的CT高压注射器接口设计与实现    吕梦雪

基于CANopen的机械手运动控制系统设计    吴祥

基于CANopen协议的新能源汽车监控系统的设计    陶少杰

基于CANopen的模拟量测量模块    赵斌

基于CANopen协议的工程车辆网络系统的设计与实现    李昱

CANopen协议在冗余系统中的应用研究    周跃峰