论文题目：基于OSEK NM的某商用车CAN总线网关设计与验证
摘要：在车联网及自动驾驶不断发展的趋势下,为解决汽车上电子产品数量日益增多导致布线方式越来越复杂的问题,使得汽车现场总线成为汽车厂商的选择方案。网关能实现不同总线网络之间的通信功能,已成为汽车上不可或缺的产品。OSEK NM（Open systems and the corresponding Interfaces for automotive electronics Network Management）作为目前汽车生厂商使用最普遍的网络管理策略之一,它具有实时监控汽车网络状态,协调网络中各节点的休眠与唤醒以及故障诊断与恢复等功能,有利于提高汽车的安全性、可靠性和经济性。因此,进行基于OSEK NM的汽车网关的研究在工程应用上很有必要。本文的主要内容包括:（1）通过查阅汽车总线和OSEK NM相关参考文献,结合CAN总线ISO11898和OSEK2.5.3规范,对CAN总线以及OSEK NM相关原理做了介绍。（2）根据厂家提出的某商用车网关系统需求进行分析,包括网关的网络拓扑图、DBC文件、需求路由表以及通信矩阵等,在此基础上设计了某商用车网关的路由功能以及OSEK NM的总体方案。（3）网关控制器硬件系统中采用飞思卡尔公司MPC5604C芯片作为主控芯片,并进行该网关控制器相关模块设计,包含了MCU模块、电源模块、CAN收发系统等。（4）依据网关控制器总体方案,进行了相应的软件设计,包含了网关控制器主程序、报文发送/接收程序、OSEK NM的网络开启/关闭程序、NMmain（）程序、相关中断程序及NMNormal/Limphome状态转移程序等。（5）再由厂商提供的路由表以及DBC搭建了路由自动化测试环境,并用CANOE软件编写了路由功能的测试脚本。（6）采用手动测试和自动化测试对该网关控制器路由功能进行验证,测试结果符合厂商设计需求;同时自动化测试与手动测试相比具有测试点更广、效率更高和便于观察分析等优势,提升了测试的可靠性。（7）进行OSEK NM验证,包含了逻辑环建立、节点被跳过、报文类型、时间参数以及休眠流程的验证,结果表明本设计OSEK NM符合OSEK NM2.5.3规范要求。
关键词：某商用车网关;OSEK NM;MPC5604C;自动化测试
学科专业：车辆工程（专业学位）
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 CAN总线研究现状
1.2.2 OSEK NM研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 CAN总线以及OSEK NM相关协议
2.1 CAN总线ISO11898 协议
2.1.1 CAN的网络体系结构
2.1.2 CAN物理电平
2.1.3 位定时和同步
2.1.4 CAN协议中的帧结构
2.1.5 错误帧
2.2 OSEK NM2.5.3 协议
2.2.1 OSEK组成及功能
2.2.2 网络管理协议数据单元(NMPDU)
2.3 本章小结
3 系统总体设计
3.1 系统功能概述
3.2 路由功能的设计
3.2.1 报文路由
3.2.2 信号路由
3.3 OSEK NM的设计
3.3.1 OSEK NM的策略概述
3.3.2 CAN总线上NMPDU的传输与接受机制
3.3.3 逻辑令牌网络机制
3.3.4 网络状态
3.3.5 网络管理启动
3.3.6 网络管理关闭
3.4 本章小结
4 系统硬件与软件设计
4.1 硬件设计概述
4.1.1 MCU模块设计
4.1.2 EEPROM模块设计
4.1.3 JTAG设计
4.1.4 CAN收发器模块设计
4.1.5 电源管理模块设计
4.1.6 硬件接口
4.2 软件设计概述
4.2.1 主程序设计
4.2.2 路由程序设计
4.2.3 网络管理程序设计
4.2.4 NMmain()的设计
4.3 程序下载
4.3.1 下载工具
4.3.2 下载步骤
4.4 本章小结
5 路由自动测试环境的搭建
5.1 需求文件的准备
5.2 上位机环境配置
5.3 自动测试环境脚本设计
5.3.1 报文路由测试用例设计
5.3.2 信号路由测试用例设计
5.4 硬件环境搭建
5.5 本章小节
6 测试结果及分析
6.1 路由测试结果
6.1.1 手动测试结果
6.1.2 自动测试结果
6.2 OSEK NM测试结果
6.2.1 OSEK NM相关定时器测试
6.2.2 OSEK NM Alive、Ring、Limphome报文格式测试
6.2.3 OSEK NM逻辑环测试
6.2.4 OSEK NM节点被跳过测试
6.2.5 OSEK NM休眠测试
6.3 本章小结
7 总结与展望
7.1 工作总结
7.2 展望
参考文献
致谢
