E88新能源汽车网关软件设计方案.doc

FORPERSONALUSEONLYINSTUDYANDRESEARCH;MERCIALUSE密级:E88新能源汽车网关软件设计方案长春启阳信息技术股份有限公司目录1 引言(INTRODUCTION) 网关软件设计 网关路由功能设计 报文周期发送报警处理 报文发送任务 报文处理 102 网关直接网络管理功能设计及实现 OSEK/VDX直接网络管理介绍 173 网关间接网络管理功能设计及实现 OSEK/VDX间接网络管理介绍 间接网络管理功能设计 23 引言(Introduction)针对电动汽车车身网络平台而言,作为网络交通枢纽的中央网关控制器需要将接收到的报文存入数据缓冲区,同时还需要将转发的数据重新拆分打包,进行协议转换出来,因此在网关控制器的选择上要求其具有较高的内存容量和较快的处理速度。随着全球汽车电子行业的迅猛发展,从C51单片机到ARM9微处理器,车内控制器的性能一直不断提高。目前32位RISC内核微处理器不但占据了高端控制器市场,同时也向低端控制器领域发展,凭借其低功耗、高性价比等提点,在汽车控制网络中得到广泛应用是可以预见的,因此本方案选取了NXP公司汽车专用的V850ES/FK3的32位RISC内核微处理器,其丰富的外设接口和强大性能有利于后续网络的扩展功能。本文档介绍网关的基本工作原理和系统结构,提出基于CAN/LIN总线的车身网关功能定义和整体设计方案,针对电动汽车特点制定了基于SAEJ1939的CAN应用层协议。CAN/LIN网关在硬件架构上采用了NEC基于RISC内核内核的32位控制器V850ES/FK3和容错低速CAN接收器(TJA1054)。CAN节点采用V850ES/FK3系列单片机,完成了电动机控制节点和状态显示节点的电路板制作和程序设计。最后将各节点与网关组合起来,借助硬件节点与仿真软件相结合的方法对整个通信网络的关键性能进行测试分析,在调试过程中对设计中存在的不足进行优化和改善。实验结果表明CAN、LIN节点与网关软硬件工作稳定,实现了网关的报文转发和模拟电动机控制、车身控制台和门锁控制节点的功能,对车身控制中的其他部分有着借鉴意义,为整车控制网络平台和其他功能节点提供了参考模型网关软件设计网关软件整体结构包括三部分,分别是操作系统,底层驱动程序和应用软件,其中应用软件部分包括路由功能模块和网络管理模块。。网关软件整体结构如下图1所示。图1网关软件整体结构操作系统采用符合OSEK/VDX标准的osCAN实现,由于osCAN硬件平台基于MPC555,因此该部分重点是针对网关所采用的控制器进行操作系统的移植。OSEK操作系统在NEC32位硬件平台的移植工作已经完成,经过验证,目前操作系统在32位NEC单片机中可以正常运行。单片机底层驱动程序的设计与实现中,重点针对网关的实际应用,对CAN模块、定时器模块以及中断模块等底层驱动程序进行了设计及实现。CAN底层驱动程序包括CAN模块寄存器初始化、CAN报文发送、CAN报文接收、CAN中断设置以及总线睡眠与唤醒设置等。应用软件是实现网关信息交互和网络管理功能的关键,本文档主要介绍网关应用软件的设计。网关路由功能设计接收中断处理为了减少中断处理时间,在接收中断中只进行接收滤波工作,包括接收报文帧类型、报文ID以及报文数据长度滤波,然后将需要路由的报文存入接收队列缓冲区中,同时激活接收处理任务。接收队列的结构设计如下:#defineRX_FRM_QUEUE_LEN(T<<1)/*CANFrameRxQueueDefinition*/typedefstruct_RX_FRM{tRxFrmDescr*pRxFrmDescr;/*pointertoframeinrxtable*/unsignedcharaucData[8];/*MsgData*/}RX_FRM;typedefstruct_RX_FRM_QUEUE{RX_FRMastrRxFrm[RX_FRM_QUEUE_LEN];unsignedcharucWriteIndex;/*writein