專利名稱：一種車用ttcan通訊網(wǎng)絡(luò)的仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種新型車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)仿真方法，尤其適用于汽車用TTCAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制訂、仿真與測試，屬于工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車采用了大量分布式控制器完成零部件的控制，各個控制器之間通過總線進行通訊，總線技術(shù)相比于傳統(tǒng)的直接連接，具有容錯性好、擴展性好、接線簡單等優(yōu)點。CAN總線是專為汽車設(shè)計的局部總線技術(shù)，是汽車內(nèi)部高速通訊的主要實現(xiàn)方式之一。
TTCAN協(xié)議是建立在傳統(tǒng)CAN協(xié)議上的一種時間觸發(fā)的通訊協(xié)議。相比傳統(tǒng)的CAN協(xié)議，TTCAN具有實時性高、可靠性好，數(shù)據(jù)量大，信號楨中數(shù)據(jù)位數(shù)可變等特點。TTCAN協(xié)議適合新能源汽車，如純電動汽車、內(nèi)燃機-電機混合動力汽車和燃料電池汽車通訊數(shù)據(jù)量大、實時性要求高的需求，也適用于對實時性要求較高的傳統(tǒng)汽車的內(nèi)部通訊。
在傳統(tǒng)的硬件在環(huán)仿真中，CAN信號部分多采用CAN卡發(fā)送的方式，通過上位機對CAN信號進行配置，通過操作CAN卡的驅(qū)動進行發(fā)送。這種方式中的CAN卡及對應(yīng)軟件價格昂貴，CAN信號的發(fā)送受到上位機CPU性能和操作系統(tǒng)的影響，而且CAN卡往往還要承擔(dān)CAN接收的任務(wù)，同時發(fā)送和接收會大大影響到CAN信號發(fā)送的時間準(zhǔn)確性。使用單片機進行CAN信號發(fā)送的優(yōu)勢在于不占用CAN卡資源，且不受上位機操作系統(tǒng)的循環(huán)時間制約，實時性好。
在傳統(tǒng)的使用單片機進行CAN信號模擬的方案中，多數(shù)是針對部分部件，而不是整車網(wǎng)絡(luò)的信號模擬，并且信號形式單一。本發(fā)明使用計算能力強大的32位單片機對發(fā)送信息進行計算，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)送信號的復(fù)雜變化，采用驅(qū)動與協(xié)議分離的結(jié)構(gòu)進行CAN信號發(fā)送，在中斷中完成信號發(fā)送，并在發(fā)送程序中集成了協(xié)議的讀取和信號屏蔽功能，解決了使用單片機模擬TTCAN協(xié)議配置復(fù)雜，程序可讀性差的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)整車級別的TTCAN網(wǎng)絡(luò)模擬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計以及基于TTCAN通訊協(xié)議的控制器的開發(fā)需求，提供一種新的基于32位單片機和TTCAN總線的整車通訊網(wǎng)絡(luò)仿真程序，以滿足協(xié)議制訂和控制器的開發(fā)需求。
本發(fā)明提出了一種車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，其特征在于A、采用具有CAN控制器、內(nèi)部時鐘以及獨立中斷處理單元的32位單片機，工作頻率最高可達(dá)到40～56MHz。
B、將程序?qū)懭雴纹瑱C之后，由單片機實現(xiàn)TTCAN信號的發(fā)送；C、其步驟為(13)關(guān)閉中斷；(14)進行中斷控制器、CAN發(fā)送驅(qū)動器、TPU的初始化，所述的初始化指將配置文件中設(shè)置的時鐘頻率、對應(yīng)中斷程序名、中斷級別寫入對應(yīng)的專用寄存器；(15)開啟中斷；(16)查詢第一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括TTCAN信號ID、信號數(shù)據(jù)位長度、信號的發(fā)送時序、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；(17)配置CAN發(fā)送模塊將信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容寫入到CAN發(fā)送寄存器；(18)配置TPU模塊從步驟(4)的配置文件的TTCAN時序中讀取后一個信號的發(fā)送時序，將其與當(dāng)前信號的發(fā)送時序做差，并將計算結(jié)果寫入TPU輸出比較(OC)寄存器；(19)當(dāng)TPU定時器觸發(fā)中斷之后，進入中斷程序，讀取中斷屏蔽變量，此時TPU自動停止工作；(20)查詢當(dāng)前信號是否被屏蔽，如果結(jié)果為“是”，則跳到第10步，否則執(zhí)行下一步；(21)將CAN_Send_ONCE寫入CAN收發(fā)控制寄存器，發(fā)送當(dāng)前信號，此時完成了對應(yīng)當(dāng)前TTCAN信號的仿真，CAN網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生了對應(yīng)于當(dāng)前信號ID、信號時序和信號數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容的CAN信號，轉(zhuǎn)入第10步；(22)讀取配置文件并計算下一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號的發(fā)送時序、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；(23)配置CAN發(fā)送模塊將信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容寫輸入到CAN發(fā)送寄存器；(24)將下一個信號的發(fā)送時序與當(dāng)前信號的發(fā)送時序做差，并將計算結(jié)果輸入到TPU輸出比較(OC)寄存器；(13)啟動TPU輸出比較(OC)寄存器并清除中斷標(biāo)志位，回到第7步。
本發(fā)明運用先進的TTCAN協(xié)議技術(shù)，結(jié)合MPC5xx開發(fā)平臺，實現(xiàn)了一種新型車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)仿真程序，其主要效果有1、采用32位單片機，頻率為40MHz到56MHz，計算能力強。
2、采用配置文件的方式寫入CAN協(xié)議，與底層驅(qū)動程序分離，協(xié)議可讀性強，修改簡便。
3、將協(xié)議讀取與信號屏蔽功能集成到發(fā)送程序中，程序結(jié)構(gòu)清晰，易于修改和維護。
4、使用單片機時鐘進行發(fā)送定時，并使用中斷程序進行信號發(fā)送，不依賴上位機資源，通訊實時性好，通訊時間精度達(dá)μs級。
5、配置后的單片機可以作為發(fā)送部件單獨工作，體積小、供電簡單、耗電少、便于攜帶、應(yīng)用場所靈活。
6、配置和使用過程無需借助專用CAN卡，成本低；易操作。


圖1是本發(fā)明一種車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)的仿真方法流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施做進一步說明。
實施例1(VCU+MCU)一種車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，工作方式如下1.關(guān)閉中斷；2.進行中斷控制器、CAN發(fā)送驅(qū)動器、TPU的初始化，所述的初始化指將配置文件中設(shè)置的時鐘頻率1MHz；對應(yīng)中斷程序名CAN_ISR、中斷級別9寫入對應(yīng)的專用寄存器；3.開啟中斷；4.查詢第一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括TTCAN信號ID—1820A7A3、信號數(shù)據(jù)位長度—6、信號的發(fā)送時序—2250μs、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—03 E8 9C 4F F8 00；5.配置CAN發(fā)送模塊將信號ID—1820A7A3、信號數(shù)據(jù)位長度—6、信號的發(fā)送時序—2250μs、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—03 E8 9C 4F F8 00寫入到CAN發(fā)送寄存器；6.配置TPU模塊從步驟(4)的配置文件的TTCAN時序中讀取后一個信號的發(fā)送時序—3200μs，將其與當(dāng)前信號的發(fā)送時序—2250μs做差，并將計算結(jié)果950μs寫入TPU輸出比較(OC)寄存器；7.當(dāng)TPU定時器觸發(fā)中斷之后，進入中斷程序，讀取中斷屏蔽變量，此時TPU自動停止工作；8.查詢當(dāng)前信號是否被屏蔽，如果結(jié)果為“是”，則跳到第10步，否則執(zhí)行下一步；9.將CAN_Send_ONCE寫入CAN收發(fā)控制寄存器，發(fā)送當(dāng)前信號，此時完成了對應(yīng)當(dāng)前TTCAN信號的仿真，CAN網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生了對應(yīng)于電機控制器的TTCAN仿真信號ID—1820A7A3、信號數(shù)據(jù)位長度—6、信號的發(fā)送時序—2250μs、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—03 E8 9C 4F F8 00，轉(zhuǎn)入第10步；10.讀取配置文件并計算下一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括信號ID—、數(shù)據(jù)位長度—、信號的發(fā)送時序—、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—；11.配置CAN發(fā)送模塊將信號ID—CFF03A7、數(shù)據(jù)位長度—8、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—0064 00 64 0F 93 01 11寫入到CAN發(fā)送寄存器；
12.將下一個信號的發(fā)送時序15000μs與當(dāng)前信號的發(fā)送時序3200μs做差，并將計算結(jié)果—11800μs輸入到TPU輸出比較(OC)寄存器；13.啟動TPU輸出比較(OC)寄存器并清除中斷標(biāo)志位，回到第7步。
實施例2(VCU+FCS+DCC)一種車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，工作方式如下1.關(guān)閉中斷2.進行中斷控制器、CAN發(fā)送驅(qū)動器、TPU的初始化，所述的初始化指將配置文件中設(shè)置的時鐘頻率1MHz；對應(yīng)中斷程序名CAN_ISR、中斷級別9寫入對應(yīng)的專用寄存器；3.開啟中斷；4.查詢第一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括TTCAN信號ID—1810A7A5、信號數(shù)據(jù)位長度—8、信號的發(fā)送時序—0μs、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—07 6C 3F 4F 9B 09 10 A0；5.配置CAN發(fā)送模塊將信號ID—1810A7A5、信號數(shù)據(jù)位長度—8、信號的發(fā)送時序—0μs、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—07 6C 3F 4F 9B 09 10 A0寫入到CAN發(fā)送寄存器；6.配置TPU模塊從步驟(4)的配置文件的TTCAN時序中讀取后一個信號的發(fā)送時序—800μs，將其與當(dāng)前信號的發(fā)送時序—0μs做差，并將計算結(jié)果—800μs寫入TPU輸出比較(OC)寄存器；7.當(dāng)TPU定時器觸發(fā)中斷之后，進入中斷程序，讀取中斷屏蔽變量，此時TPU自動停止工作；8.查詢當(dāng)前信號是否被屏蔽，如果結(jié)果為“是”，則跳到第10步，否則執(zhí)行下一步；9.將CAN_Send_ONCE寫入CAN收發(fā)控制寄存器，發(fā)送當(dāng)前信號，此時完成了對應(yīng)當(dāng)前TTCAN信號的仿真，CAN網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生了對應(yīng)于電機控制器的TTCAN仿真信號ID—1810A7A5、信號數(shù)據(jù)位長度—8、信號的發(fā)送時序—0μs、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—07 6C 3F 4F 9B 09 10A0，轉(zhuǎn)入第10步；10.讀取配置文件并計算下一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號的發(fā)送時序、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；11.配置CAN發(fā)送模塊將信號ID—1818A7A4、數(shù)據(jù)位長度—5、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—1901 90 01 50寫入到CAN發(fā)送寄存器；12.將下一個信號的發(fā)送時序—3200μs與當(dāng)前信號的發(fā)送時序—800μs做差，并將計算結(jié)果—2400μs輸入到TPU輸出比較(OC)寄存器；13.啟動TPU輸出比較(OC)寄存器并清除中斷標(biāo)志位，回到第7步。
實施例3(VCU+DCC+BMS+MCU)
一種車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，工作方式如下1.關(guān)閉中斷2.進行中斷控制器、CAN發(fā)送驅(qū)動器、TPU的初始化，所述的初始化指將配置文件中設(shè)置的時鐘頻率1MHz；對應(yīng)中斷程序名CAN_ISR、中斷級別9寫入對應(yīng)的專用寄存器；3.開啟中斷；4.查詢第一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括TTCAN信號ID—1818A7A4、數(shù)據(jù)位長度—5、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—19 01 90 01 50；5.配置CAN發(fā)送模塊將信號ID—1818A7A4、數(shù)據(jù)位長度—5、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—1901 90 01 50寫入到CAN發(fā)送寄存器；6.配置TPU模塊從步驟(4)的配置文件的TTCAN時序中讀取后一個信號的發(fā)送時序—2250μs，將其與當(dāng)前信號的發(fā)送時序—1550μs做差，并將計算結(jié)果—700μs寫入TPU輸出比較(OC)寄存器；7.當(dāng)TPU定時器觸發(fā)中斷之后，進入中斷程序，讀取中斷屏蔽變量，此時TPU自動停止工作；8.查詢當(dāng)前信號是否被屏蔽，如果結(jié)果為“是”，則跳到第10步，否則執(zhí)行下一步；9.將CAN_Send_ONCE寫入CAN收發(fā)控制寄存器，發(fā)送當(dāng)前信號，此時完成了對應(yīng)當(dāng)前TTCAN信號的仿真，CAN網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生了對應(yīng)于電機控制器的TTCAN仿真信號信號ID—1818A7A4、數(shù)據(jù)位長度—5、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—19 01 90 01 50，轉(zhuǎn)入第10步；10.讀取配置文件并計算下一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號的發(fā)送時序、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；11.配置CAN發(fā)送模塊將信號ID—1828A7A2、數(shù)據(jù)位長度—5、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容—1841 A2 46 13寫入到CAN發(fā)送寄存器；12.將下一個信號的發(fā)送時序—3200μs與當(dāng)前信號的發(fā)送時序—2250μs做差，并將計算結(jié)果—950μs輸入到TPU輸出比較(OC)寄存器；13.啟動TPU輸出比較(OC)寄存器并清除中斷標(biāo)志位，回到第7步。
權(quán)利要求
1.一種車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)的仿真方法，該方法采用具有CAN控制器、內(nèi)部時鐘以及獨立中斷處理單元的32位單片機，將程序?qū)懭雴纹瑱C之后，由單片機實現(xiàn)TTCAN信號的發(fā)送，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)關(guān)閉中斷；(2)進行中斷控制器、CAN發(fā)送驅(qū)動器、TPU的初始化，所述的初始化指將配置文件中設(shè)置的時鐘頻率、對應(yīng)中斷程序名、中斷級別寫入對應(yīng)的專用寄存器；(3)開啟中斷；(4)查詢第一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括TTCAN信號ID、信號數(shù)據(jù)位長度、信號的發(fā)送時序、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；(5)配置CAN發(fā)送模塊將信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容寫入到CAN發(fā)送寄存器；(6)配置TPU模塊從步驟(4)的配置文件的TTCAN時序中讀取后一個信號的發(fā)送時序，將其與當(dāng)前信號的發(fā)送時序做差，并將計算結(jié)果寫入TPU輸出比較(OC)寄存器；(7)當(dāng)TPU定時器觸發(fā)中斷之后，進入中斷程序，讀取中斷屏蔽變量，此時TPU自動停止工作；(8)查詢當(dāng)前信號是否被屏蔽，如果結(jié)果為“是”，則跳到第10步，否則執(zhí)行下一步；(9)將CAN_Send_ONCE寫入CAN收發(fā)控制寄存器，發(fā)送當(dāng)前信號，此時完成了對應(yīng)當(dāng)前TTCAN信號的仿真，CAN網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生了對應(yīng)于當(dāng)前信號ID、信號時序和信號數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容的CAN信號，轉(zhuǎn)入第10步；(10)讀取配置文件并計算下一次發(fā)送信息所需要的參數(shù)，所述參數(shù)包括信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號的發(fā)送時序、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容；(11)配置CAN發(fā)送模塊將信號ID、數(shù)據(jù)位長度、信號中數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)容寫輸入到CAN發(fā)送寄存器；(12)將下一個信號的發(fā)送時序與當(dāng)前信號的發(fā)送時序做差，并將計算結(jié)果輸入到TPU輸出比較(OC)寄存器；(13)啟動TPU輸出比較(OC)寄存器并清除中斷標(biāo)志位，回到第7步。
全文摘要
一種車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)仿真方法，尤其適用于汽車用TTCAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制訂、仿真與測試，屬于工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)領(lǐng)域。該方法采用具有CAN控制器、內(nèi)部時鐘以及獨立中斷處理單元的32位單片機，將程序?qū)懭雴纹瑱C之后，由單片機實現(xiàn)TTCAN信號的發(fā)送。本發(fā)明運用先進的TTCAN協(xié)議技術(shù)，結(jié)合MPC5xx開發(fā)平臺，實現(xiàn)了一種新型車用TTCAN通訊網(wǎng)絡(luò)仿真程序，計算能力強，與底層驅(qū)動程序分離，協(xié)議可讀性強，修改簡便；易于修改和維護。
文檔編號H04L29/06GK101056242SQ20071009995
公開日2007年10月17日 申請日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者包磊, 華劍鋒, 徐梁飛, 李建秋, 歐陽明高 申請人:清華大學(xué)