汽车电子技术的快速发展,使得今天的汽车已不是简简单单的交通工具。人们将越来越多的智能功能融合到汽车中去,这就使得汽车上的电子控制单元越来越多。如果采用传统的点对点的电气连接方式来连接这些控制单元,势必会使得在有限的汽车空间内布线变得更加复杂,同时也带来了可靠性降低、维修难度和成本上升、车身重量增加等诸多问题,这显然已经无法满足当今“电子汽车”的通讯需求。为此,德国BOSCH公司提出了CAN总线技术,为实现电控单元的网络化提供了一个有效的解决途径。本课题基于CAN总线技术,设计了车载CAN总线网络控制系统。论文首先从车载网络的角度出发,对系统总体方案和控制功能进行了分析设计,整个总线网络架构由两个子网络组成:高速CAN子网和低速CAN子网,其中高速子网通讯速率为500kbps,包括发动机等节点,低速子网通讯速率为125kbps,包括车灯、仪表等节点,两个子网之间通过网关节点连接。其次,对CAN协议及应用层协议SAE J1939进行了研究分析,根据所设计的网络架构,从网络节点的信号定义、报文优先级分配、报文数据域定义等方面出发,参考J1939协议制定了符合课题研究需要的具有良好扩展性的CAN应用层协议。此外,对节点控制模块进行了软硬件设计,选择Freescale 16位控制器MC9S12XS128作为节点主控制器,其集成的MSCAN模块外加CAN驱动器MC33388模块来实现基本的CAN收发功能。软件设计采用模块化的编程思想,主要对MSCAN模块的初始化,CAN报文发送与接收等程序进行了详细设计。最后,利用总线网络开发工具CANoe来检验所设计的网络和制定的CAN应用层协议的正确性,并通过物理节点和虚拟节点相结合的硬件在环测试来验证所设计的控制模块软硬件的可靠性。在CANoe环境中搭建总线网络仿真平台主要包括建立CANdb++数据库、Panel编辑器设计交互界面、网络节点CAPL程序编写等。在CANoe中用全仿真网络和半仿真网络对整个控制系统进行了测试分析,从网络负载率和实时性两个方面对网络性能进行了评价。通过对仿真测试结果的分析,可以得出:本文设计的CAN总线网络控制系统及其通信协议满足要求,具有良好的可靠性和实时性,因此课题的研究具有很好的工程应用价值。