新一代車用網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計及其性能分析.pdf

1、為了滿足人們對汽車安全、娛樂和節(jié)能等方面的需求，汽車功能不斷擴(kuò)展，電子系統(tǒng)中的電控單元(ECU)、執(zhí)行器和傳感器不斷增加，這對網(wǎng)絡(luò)提出了新的挑戰(zhàn)。常用的汽車總線有LIN、CAN和FlexRay等，各類總線因性能與成本的差異，應(yīng)用于汽車電子系統(tǒng)的不同場合，使得現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)成為多總線共存的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)是連接不同總線和子系統(tǒng)的核心部件，其設(shè)計與實現(xiàn)是一項重要的研究課題。通過分析當(dāng)前國內(nèi)外對車用網(wǎng)關(guān)的研究工作發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)不足:其一，功能單一，

2、接口固定;其二，對處理器性能要求較高，可驗證性差;其三，缺少開發(fā)測試平臺;其四，網(wǎng)關(guān)信號映射算法缺乏應(yīng)用基礎(chǔ)。本文針對以上不足，進(jìn)行了如下研究工作:
　　首先，提出了面向異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的幀封裝算法。信號映射是網(wǎng)關(guān)的核心算法，幀封裝算法是研究信號映射的前提和基礎(chǔ)。本文以FlexRay-CAN異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)為對象，對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的幀封裝算法進(jìn)行研究，分析網(wǎng)關(guān)信號的實時性，提出了面向FlexRay-CAN網(wǎng)絡(luò)的幀封裝算法，并進(jìn)行了性能評估，從而解決了消

3、息集的構(gòu)造問題，為信號映射算法研究奠定了應(yīng)用基礎(chǔ)。
　　其次，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA/SOPC技術(shù)的LIN/CAN/Ethernet新一代車用網(wǎng)關(guān)。FPGA/SOPC技術(shù)具有軟硬件配置靈活和硬件加速的特性，本文基于FPGA/SOPC技術(shù)，分別從軟硬件層次設(shè)計了LIN、CAN和Ethernet的接口組件，定制了處理器軟核(microblaze)，最終設(shè)計了一款接口配置靈活、功能強(qiáng)大和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代車用網(wǎng)關(guān)。
　　最