专利名称：一种车用ttcan通讯网络的仿真方法
技术领域：
一种新型车用TTCAN通讯网络仿真方法，尤其适用于汽车用TTCAN网络协议的制订、仿真与测试，属于工业现场总线技术领域。
背景技术：
现代汽车采用了大量分布式控制器完成零部件的控制，各个控制器之间通过总线进行通讯，总线技术相比于传统的直接连接，具有容错性好、扩展性好、接线简单等优点。CAN总线是专为汽车设计的局部总线技术，是汽车内部高速通讯的主要实现方式之一。
TTCAN协议是建立在传统CAN协议上的一种时间触发的通讯协议。相比传统的CAN协议，TTCAN具有实时性高、可靠性好，数据量大，信号桢中数据位数可变等特点。TTCAN协议适合新能源汽车，如纯电动汽车、内燃机-电机混合动力汽车和燃料电池汽车通讯数据量大、实时性要求高的需求，也适用于对实时性要求较高的传统汽车的内部通讯。
在传统的硬件在环仿真中，CAN信号部分多采用CAN卡发送的方式，通过上位机对CAN信号进行配置，通过操作CAN卡的驱动进行发送。这种方式中的CAN卡及对应软件价格昂贵，CAN信号的发送受到上位机CPU性能和操作系统的影响，而且CAN卡往往还要承担CAN接收的任务，同时发送和接收会大大影响到CAN信号发送的时间准确性。使用单片机进行CAN信号发送的优势在于不占用CAN卡资源，且不受上位机操作系统的循环时间制约，实时性好。
在传统的使用单片机进行CAN信号模拟的方案中，多数是针对部分部件，而不是整车网络的信号模拟，并且信号形式单一。本发明使用计算能力强大的32位单片机对发送信息进行计算，能够实现发送信号的复杂变化，采用驱动与协议分离的结构进行CAN信号发送，在中断中完成信号发送，并在发送程序中集成了协议的读取和信号屏蔽功能，解决了使用单片机模拟TTCAN协议配置复杂，程序可读性差的问题，能够实现整车级别的TTCAN网络模拟。
发明内容
本发明的目的在于针对目前车用TTCAN通讯网络协议的设计以及基于TTCAN通讯协议的控制器的开发需求，提供一种新的基于32位单片机和TTCAN总线的整车通讯网络仿真程序，以满足协议制订和控制器的开发需求。
本发明提出了一种车用TTCAN通讯网络的仿真方法，其特征在于A、采用具有CAN控制器、内部时钟以及独立中断处理单元的32位单片机，工作频率最高可达到40～56MHz。
B、将程序写入单片机之后，由单片机实现TTCAN信号的发送；C、其步骤为(13)关闭中断；(14)进行中断控制器、CAN发送驱动器、TPU的初始化，所述的初始化指将配置文件中设置的时钟频率、对应中断程序名、中断级别写入对应的专用寄存器；(15)开启中断；(16)查询第一次发送信息所需要的参数，所述参数包括TTCAN信号ID、信号数据位长度、信号的发送时序、信号中数据区的内容；(17)配置CAN发送模块将信号ID、数据位长度、信号中数据区的内容写入到CAN发送寄存器；(18)配置TPU模块从步骤(4)的配置文件的TTCAN时序中读取后一个信号的发送时序，将其与当前信号的发送时序做差，并将计算结果写入TPU输出比较(OC)寄存器；(19)当TPU定时器触发中断之后，进入中断程序，读取中断屏蔽变量，此时TPU自动停止工作；(20)查询当前信号是否被屏蔽，如果结果为“是”，则跳到第10步，否则执行下一步；(21)将CAN_Send_ONCE写入CAN收发控制寄存器，发送当前信号，此时完成了对应当前TTCAN信号的仿真，CAN网络上产生了对应于当前信号ID、信号时序和信号数据区内容的CAN信号，转入第10步；(22)读取配置文件并计算下一次发送信息所需要的参数，所述参数包括信号ID、数据位长度、信号的发送时序、信号中数据区的内容；(23)配置CAN发送模块将信号ID、数据位长度、信号中数据区的内容写输入到CAN发送寄存器；(24)将下一个信号的发送时序与当前信号的发送时序做差，并将计算结果输入到TPU输出比较(OC)寄存器；(13)启动TPU输出比较(OC)寄存器并清除中断标志位，回到第7步。
本发明运用先进的TTCAN协议技术，结合MPC5xx开发平台，实现了一种新型车用TTCAN通讯网络仿真程序，其主要效果有1、采用32位单片机，频率为40MHz到56MHz，计算能力强。
2、采用配置文件的方式写入CAN协议，与底层驱动程序分离，协议可读性强，修改简便。
3、将协议读取与信号屏蔽功能集成到发送程序中，程序结构清晰，易于修改和维护。
4、使用单片机时钟进行发送定时，并使用中断程序进行信号发送，不依赖上位机资源，通讯实时性好，通讯时间精度达μs级。
5、配置后的单片机可以作为发送部件单独工作，体积小、供电简单、耗电少、便于携带、应用场所灵活。
6、配置和使用过程无需借助专用CAN卡，成本低；易操作。
图1是本发明一种车用TTCAN通讯网络的仿真方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明具体实施做进一步说明。
实施例1(VCU+MCU)一种车用TTCAN通讯网络的仿真方法，工作方式如下1.关闭中断；2.进行中断控制器、CAN发送驱动器、TPU的初始化，所述的初始化指将配置文件中设置的时钟频率1MHz；对应中断程序名CAN_ISR、中断级别9写入对应的专用寄存器；3.开启中断；4.查询第一次发送信息所需要的参数，所述参数包括TTCAN信号ID—1820A7A3、信号数据位长度—6、信号的发送时序—2250μs、信号中数据区的内容—03 E8 9C 4F F8 00；5.配置CAN发送模块将信号ID—1820A7A3、信号数据位长度—6、信号的发送时序—2250μs、信号中数据区的内容—03 E8 9C 4F F8 00写入到CAN发送寄存器；6.配置TPU模块从步骤(4)的配置文件的TTCAN时序中读取后一个信号的发送时序—3200μs，将其与当前信号的发送时序—2250μs做差，并将计算结果950μs写入TPU输出比较(OC)寄存器；7.当TPU定时器触发中断之后，进入中断程序，读取中断屏蔽变量，此时TPU自动停止工作；8.查询当前信号是否被屏蔽，如果结果为“是”，则跳到第10步，否则执行下一步；9.将CAN_Send_ONCE写入CAN收发控制寄存器，发送当前信号，此时完成了对应当前TTCAN信号的仿真，CAN网络上产生了对应于电机控制器的TTCAN仿真信号ID—1820A7A3、信号数据位长度—6、信号的发送时序—2250μs、信号中数据区的内容—03 E8 9C 4F F8 00，转入第10步；10.读取配置文件并计算下一次发送信息所需要的参数，所述参数包括信号ID—、数据位长度—、信号的发送时序—、信号中数据区的内容—；11.配置CAN发送模块将信号ID—CFF03A7、数据位长度—8、信号中数据区的内容—0064 00 64 0F 93 01 11写入到CAN发送寄存器；
12.将下一个信号的发送时序15000μs与当前信号的发送时序3200μs做差，并将计算结果—11800μs输入到TPU输出比较(OC)寄存器；13.启动TPU输出比较(OC)寄存器并清除中断标志位，回到第7步。
实施例2(VCU+FCS+DCC)一种车用TTCAN通讯网络的仿真方法，工作方式如下1.关闭中断2.进行中断控制器、CAN发送驱动器、TPU的初始化，所述的初始化指将配置文件中设置的时钟频率1MHz；对应中断程序名CAN_ISR、中断级别9写入对应的专用寄存器；3.开启中断；4.查询第一次发送信息所需要的参数，所述参数包括TTCAN信号ID—1810A7A5、信号数据位长度—8、信号的发送时序—0μs、信号中数据区的内容—07 6C 3F 4F 9B 09 10 A0；5.配置CAN发送模块将信号ID—1810A7A5、信号数据位长度—8、信号的发送时序—0μs、信号中数据区的内容—07 6C 3F 4F 9B 09 10 A0写入到CAN发送寄存器；6.配置TPU模块从步骤(4)的配置文件的TTCAN时序中读取后一个信号的发送时序—800μs，将其与当前信号的发送时序—0μs做差，并将计算结果—800μs写入TPU输出比较(OC)寄存器；7.当TPU定时器触发中断之后，进入中断程序，读取中断屏蔽变量，此时TPU自动停止工作；8.查询当前信号是否被屏蔽，如果结果为“是”，则跳到第10步，否则执行下一步；9.将CAN_Send_ONCE写入CAN收发控制寄存器，发送当前信号，此时完成了对应当前TTCAN信号的仿真，CAN网络上产生了对应于电机控制器的TTCAN仿真信号ID—1810A7A5、信号数据位长度—8、信号的发送时序—0μs、信号中数据区的内容—07 6C 3F 4F 9B 09 10A0，转入第10步；10.读取配置文件并计算下一次发送信息所需要的参数，所述参数包括信号ID、数据位长度、信号的发送时序、信号中数据区的内容；11.配置CAN发送模块将信号ID—1818A7A4、数据位长度—5、信号中数据区的内容—1901 90 01 50写入到CAN发送寄存器；12.将下一个信号的发送时序—3200μs与当前信号的发送时序—800μs做差，并将计算结果—2400μs输入到TPU输出比较(OC)寄存器；13.启动TPU输出比较(OC)寄存器并清除中断标志位，回到第7步。
实施例3(VCU+DCC+BMS+MCU)
一种车用TTCAN通讯网络的仿真方法，工作方式如下1.关闭中断2.进行中断控制器、CAN发送驱动器、TPU的初始化，所述的初始化指将配置文件中设置的时钟频率1MHz；对应中断程序名CAN_ISR、中断级别9写入对应的专用寄存器；3.开启中断；4.查询第一次发送信息所需要的参数，所述参数包括TTCAN信号ID—1818A7A4、数据位长度—5、信号中数据区的内容—19 01 90 01 50；5.配置CAN发送模块将信号ID—1818A7A4、数据位长度—5、信号中数据区的内容—1901 90 01 50写入到CAN发送寄存器；6.配置TPU模块从步骤(4)的配置文件的TTCAN时序中读取后一个信号的发送时序—2250μs，将其与当前信号的发送时序—1550μs做差，并将计算结果—700μs写入TPU输出比较(OC)寄存器；7.当TPU定时器触发中断之后，进入中断程序，读取中断屏蔽变量，此时TPU自动停止工作；8.查询当前信号是否被屏蔽，如果结果为“是”，则跳到第10步，否则执行下一步；9.将CAN_Send_ONCE写入CAN收发控制寄存器，发送当前信号，此时完成了对应当前TTCAN信号的仿真，CAN网络上产生了对应于电机控制器的TTCAN仿真信号信号ID—1818A7A4、数据位长度—5、信号中数据区的内容—19 01 90 01 50，转入第10步；10.读取配置文件并计算下一次发送信息所需要的参数，所述参数包括信号ID、数据位长度、信号的发送时序、信号中数据区的内容；11.配置CAN发送模块将信号ID—1828A7A2、数据位长度—5、信号中数据区的内容—1841 A2 46 13写入到CAN发送寄存器；12.将下一个信号的发送时序—3200μs与当前信号的发送时序—2250μs做差，并将计算结果—950μs输入到TPU输出比较(OC)寄存器；13.启动TPU输出比较(OC)寄存器并清除中断标志位，回到第7步。
权利要求
1.一种车用TTCAN通讯网络的仿真方法，该方法采用具有CAN控制器、内部时钟以及独立中断处理单元的32位单片机，将程序写入单片机之后，由单片机实现TTCAN信号的发送，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)关闭中断；(2)进行中断控制器、CAN发送驱动器、TPU的初始化，所述的初始化指将配置文件中设置的时钟频率、对应中断程序名、中断级别写入对应的专用寄存器；(3)开启中断；(4)查询第一次发送信息所需要的参数，所述参数包括TTCAN信号ID、信号数据位长度、信号的发送时序、信号中数据区的内容；(5)配置CAN发送模块将信号ID、数据位长度、信号中数据区的内容写入到CAN发送寄存器；(6)配置TPU模块从步骤(4)的配置文件的TTCAN时序中读取后一个信号的发送时序，将其与当前信号的发送时序做差，并将计算结果写入TPU输出比较(OC)寄存器；(7)当TPU定时器触发中断之后，进入中断程序，读取中断屏蔽变量，此时TPU自动停止工作；(8)查询当前信号是否被屏蔽，如果结果为“是”，则跳到第10步，否则执行下一步；(9)将CAN_Send_ONCE写入CAN收发控制寄存器，发送当前信号，此时完成了对应当前TTCAN信号的仿真，CAN网络上产生了对应于当前信号ID、信号时序和信号数据区内容的CAN信号，转入第10步；(10)读取配置文件并计算下一次发送信息所需要的参数，所述参数包括信号ID、数据位长度、信号的发送时序、信号中数据区的内容；(11)配置CAN发送模块将信号ID、数据位长度、信号中数据区的内容写输入到CAN发送寄存器；(12)将下一个信号的发送时序与当前信号的发送时序做差，并将计算结果输入到TPU输出比较(OC)寄存器；(13)启动TPU输出比较(OC)寄存器并清除中断标志位，回到第7步。
全文摘要
一种车用TTCAN通讯网络仿真方法，尤其适用于汽车用TTCAN网络协议的制订、仿真与测试，属于工业现场总线技术领域。该方法采用具有CAN控制器、内部时钟以及独立中断处理单元的32位单片机，将程序写入单片机之后，由单片机实现TTCAN信号的发送。本发明运用先进的TTCAN协议技术，结合MPC5xx开发平台，实现了一种新型车用TTCAN通讯网络仿真程序，计算能力强，与底层驱动程序分离，协议可读性强，修改简便；易于修改和维护。
文档编号H04L29/06GK101056242SQ20071009995
公开日2007年10月17日 申请日期2007年6月1日 优先权日2007年6月1日
发明者包磊, 华剑锋, 徐梁飞, 李建秋, 欧阳明高 申请人:清华大学