拖拉機自動導航系統(tǒng)CAN總線的設計與實現(xiàn).pdf

1、拖拉機自動導航技術是精細農業(yè)技術中的一種，使用該技術可以保證準確的操作行距，工作方向和距離，提高作業(yè)精度。此外還可以減少重復勞動，加快作業(yè)進度，減輕駕駛員的工作負荷。目前發(fā)達國家對拖拉機自動導航技術的研究已經(jīng)取得產品化的成果，我國近幾年開始加強對該技術的研究。
　　拖拉機自動導航系統(tǒng)有眾多的電子控制單元，各單元的硬件電路和相互之間的通信是本課題的研究重點，本課題設計實現(xiàn)了一套適用于拖拉機自動導航系統(tǒng)的CAN總線網(wǎng)絡，該系統(tǒng)包括三個

2、節(jié)點——轉向控制節(jié)點、播種節(jié)點和智能控制終端。主要的研究工作有以下幾部分：
　　（1）通過分析國內外農業(yè)車輛自動導航系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，了解到目前自動導航系統(tǒng)中通信總線的應用情況，針對農田作業(yè)拖拉機的用途、CAN總線網(wǎng)絡結構、以及所需實現(xiàn)的功能，依據(jù)農林機械通信總線ISO11783標準制定了系統(tǒng)CAN總線應用層協(xié)議。
　?。?）基于該協(xié)議以帶有片內CAN控制器的Cortex-M3處理器LM3S5749為核心，設計了轉向控制節(jié)點和

3、播種節(jié)點ECU的控制電路板。選擇GPS、電子羅盤以及角度傳感器作為轉向控制節(jié)點信息采集的硬件設備，播種節(jié)點控制電磁閥動作。結合實驗室原有STM32實驗板作為智能控制終端組成基于CAN總線的拖拉機自動導航系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設計主要有CAN總線通信電路、RS232通信電路、A/D轉換電路、步進電機驅動電路、電磁換向閥控制電路，以及必要的抗干擾電路設計。
　?。?）根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，使用IAR編程軟件，編程實現(xiàn)了CAN通信、傳感器信息

4、采集和解析程序、航位推算和最優(yōu)控制算法實現(xiàn)等。
　?。?）系統(tǒng)設計完成后，先對各部分電路做了功能測試，在各項功能測試都能夠實現(xiàn)的基礎上進行了實驗室系統(tǒng)集成調試和田間路徑跟蹤試驗，結果表明該系統(tǒng)具有較好的可靠性和實時性，在車速為1.5m/s的速度時直線跟蹤平均誤差在15cm以內。
　　試驗證明，本課題所設計的拖拉機自動導航系統(tǒng)能夠完成預期的目標任務，如傳感器信息的接收、解碼，轉向控制系統(tǒng)的控制，以及CAN總線報文封裝、發(fā)送和接