汽车控制系统的CAN总线应用

1、第 PAGE 8 页 共 （ NUMPAGES 8） 页懊汽车控制系统的把CAN总线应用摘要暗现代汽车上安装白和使用了越来越跋多的电子控制单吧元(ECU),碍大大提高了汽车按的动力性、经济爱性、舒适性和操安作的方便性,但爱随之增加的复杂澳电路使车内线束啊增多、空间紧张碍、布线复杂,导拔致车身重量明显熬增加,降低了车扒辆的可靠性,增敖加了维修难度。挨另外,各电控单盎元之间也需要传澳递大量的信息,拌有些信息是多个扮电控单元共享的把,传统的点对点肮的接线和布线方皑式不能实现信息熬共享。凹由于现代汽车的邦电子控制器及仪扳表的数量越来越邦多,因此现代汽柏车一般采用CA袄N总线系统,将颁整个汽车控制系挨统

2、联系起来统一佰管理,实现数据唉共享和相互之间八协同工作。摆把CAN总线技懊术应用于汽车的氨电气控制就可以吧解决这些问题,按也是目前国内外敖汽车制造商大力把开发和正在使用吧的新技术。CA颁N已被广泛应用鞍到各个自动化控佰制系统中,从高霸速的网络到低价拜位的多路接线都八可以使用CAN半.例如,在汽车颁电子、自动控制扮、智能大厦、电碍力系统和安防监白控等领域哎,唉CAN都具有不巴可比拟的优越性绊。奥现代汽车的结构耙复杂,传感器遍百布全车,其类型般多种多样,这使昂得数据变得复杂矮,大小不尽相同般,因此速率也不笆相同,另外车身伴系统也需要获得疤驱动系统的信息叭,以供维修人员昂或者驾驶者参考扮。因此有必要

3、设按计一个高效、可袄靠的网关与数据霸处理系统。澳1.汽车CAN半总线系统板.斑CAN的全称是邦:Contro背ller Ar拌ea Netw啊ork,即区域伴网络控制器。C蔼AN总线中数据按在串联总线上可鞍以一个接一个地扳传送,所有参加绊CAN总线的分拔系统都可以通过蔼其控制单元上的按CAN总线接口蔼进行数据的发送氨和接收般。CAN总线是笆一个多路传输系安统,当某一单元蔼出现故障时不会芭影响其他单元的捌工作,汽车CA百N总线对不同数耙据的传输速率是背不一样的,对发盎动机电控系统和隘ABS等实时控扮制用数据实施的摆是高速传输,速斑率为0.125办M波特率1M袄波特率;对车身叭调节系统(如空扒调)

4、的数据实施拔的是低速传输,坝传输速率在10吧125K波特办率;其他如多媒隘体系统和诊断系搬统则为中速传输八,速率在前两者吧之间,这样的区盎分提高了总线的蔼传输效率。图1版为某种客车的C肮AN总线系统结挨构图。搬图1 一种啊客车的CAN总拜线系统结构昂车身系统CAN岸总线的主要连接稗对象为:中控、扒门控制器及其他跋一些组件。车身蔼系统的控制对象奥主要是4个门上瓣的集控锁、车窗敖、行李箱锁、后昂视镜及车内顶灯笆。在具备遥控功肮能的情况下,还癌包括对遥控信号罢的接收处理和其靶他防盗系统的控奥制等等。现代汽哎车中所使用的电颁子通讯系统越来傲越多,如汽车自暗动诊断系统、自昂动巡航系统(A百CC)和车载多

5、暗媒体系统等。系挨统和汽车故障诊矮断系统之间均需瓣要进行数据交换扒。白2.汽车车身整摆体坝控制皑系统设计.霸整个系统主要由盎车内仪表、照明敖及信号灯组、自袄动车窗电控节点哀组成。本系统网傲络中包含1个车芭内仪表板、4组芭照明、信号灯组爸和4个车门,共斑9个节点。其中凹,照明、信号灯肮组中包括远光灯柏、近光灯、转向鞍灯、雾灯、刹车盎灯,且不同灯的傲安装位置不尽相百同,如图2所示暗。中央控制单元傲安装在汽车仪表邦板上,接收司机唉的操作指令,其唉余4个节点则分拌别安装在车头、埃尾部的左侧和右袄侧,与不同车灯蔼相连,控制车灯白状态。邦图2 车灯岸总线控制结构图哀门控单元不但通霸过CAN总线接柏收中央控

6、制单元傲指令,还接收车芭门上的开关信号癌输入,根据指令啊和开关信号,门懊控单元做出相应靶的动作,然后把百执行结果发往中皑央控制单元,门翱控单元功能如图般3所示隘。将所有节点连佰接起来,组成一皑个汽车内部控制埃网络。由于每个阿CAN节点与网背络连接只用两根斑线CANH线和奥CANL线,从拔而大大减少了线爸束的使用量。中啊央控制节点和其埃它节点之间通过胺CAN收发器及俺CAN控制器相岸连,单个节点包办括一个单片机控案制器、一个CA绊N收发器和一个绊CAN控制器。哀中央控制节点接胺收各节点发送的按现场数据,经过百综合计算、判断柏做出相应的控制罢命令,这些命令半将通过CAN总凹线传送至各节点澳,各节点

7、由单片俺机作为控制器,鞍它用于耙采集现场的各项氨参数,并执行中肮央控制节点发送敖的各项命令,这碍些命令将最终传爸送至各执行机构把,如车门电机、安车灯、车窗继电袄器等。鞍图3 门控熬单元功能图瓣3.汽车检测线奥控制系统的设计啊.蔼国内的汽车检测岸线大多采用2级笆分布式计算柏机控制方式, 暗其系统结构如图板4所示。第1级白为工位控制级,懊由分布在各工位唉上的工位机完成绊测控工作,主要靶担负检测设备运耙行控制、数据采瓣集和通信等任务凹。第2级为监督霸管理级,由主控搬机完成测控工作耙,具有安排检测办程序、担负全线鞍调度、综合判定岸检测结果、存储哀并集中打印检测瓣结果报告单和管袄理数据库等功能罢。主控机

8、CAN收发器侧滑检测制动检测声级检测灯光检测速度检测排放检测轴重检测CAN卡CAN收发器CAN收发器ARM微控制器ARM微控制器ARM微控制器CAN总线肮图4 把CAN总线计算搬机控制系统结构哎4.扒CAN总线计算阿机控制系统捌本文设计了基于凹CAN总线,以氨嵌入式系统为工扳位机的汽车检测胺线计算机控制系敖统伴,拌其系统结构如图摆所示。该系统以扒CAN总线技术绊为核心巴,爸采用总线型网络搬拓扑结构。3个耙工位由ARM微碍控制器组成的嵌吧入式系统代替工盎业控制计算机连敖接到CAN总线哎上拜,矮主控机和登录机瓣采用普通计算机扮,霸它们通过CAN暗卡与3个CAN班总线工位节点进矮行信息交换。C矮AN

9、总线工位节安点把采集到的现爱场信号经过调理艾变换后吧,瓣送到ARM微控啊制器中爸,皑最后变成数字信斑号。数字信号经笆ARM微控制器拜中的CAN控制凹器处理后把,绊由CAN收发器拜通过总线与主控拌机进行CAN协蔼议的数据交换。拜主控机对传感器按检测到的现场信盎号进一步分析、懊处理和存储癌,跋完成了系统的在邦线检测和计算机靶控制。版本设计有如下特盎点:1.采用基氨于32位高性能隘ARM微控制器按的嵌入式系统作昂为工位机,代替霸传统的工业控制疤计算机。以AR背M为核心的嵌入邦式系统具有体积唉小、功耗低及程翱序固化在闪存芯败片上等特点,可爸有效节约系统成艾本,简化系统安板装及调试,增加胺系统稳定性和可

10、胺靠性。2.采用岸CAN总线代替疤以太网来完成各皑工位机之间的通办信。以太网节点耙的硬件成本、软哎件开发费用很高扮。而CAN总线罢使用普通双绞线绊作为传输介质,哀 采用总线型网碍络拓扑结构、基熬于优先权的仲裁奥方式,由CAN颁控制器实现硬件耙纠错,利用CA拌N构成检测通信笆网络,不仅组网绊自由、扩展性强坝及实时性好,还罢具有自诊断和监跋控能力。因此使爸用CAN总线替搬代以太网应用于绊汽车检测线可以澳提高系统的可靠安性、稳定性,降俺低系统开发及后叭期维护的成本。爸3.采用隔离C爱AN收发器代在半以往的设计方案暗中需要高速光耦隘，电源隔离模块哎及CAN收发器半等分立元件才能胺实现的带隔离的鞍CAN

11、收发电路袄。CTM105案0T接口芯片可颁以实现带隔离的般CAN收发电路扳,并且隔离电压啊可以达到DC2捌500V,不但吧提高了CAN总澳线节点的抗干扰鞍能力,保证各节案点之间在电气上版是完全隔离和独奥立的,而且简化般了CAN智能节皑点硬件电路设计蔼。霸5.工位机软件胺设计.扒工位机软件主要跋由数据采集程序隘、CAN总线通把信程序组成。本阿文主要介绍CA鞍N总线通信程序板的软件设计,包皑括CAN控制器班的初始化、数据耙接收与数据发送哀。扮（1）.CAN班控制器的初始化哀。CAN控制器案的初始化只有在般复位模式下才可百以进行。初始化傲工作主要通过对坝CAN控制器相懊关寄存器写入相把应的控制字来确

12、翱定CAN控制器澳的工作模式,它斑主要包括: 硬按件使能和配置引碍脚连接、软件复般位、设定通信波搬特率、配置CA稗N工作模式、配熬置发送优先级模案式、配置验收滤傲波器、设置中断岸使能寄存器、设板置错误警告等。捌（2）.数据接罢收。接收程序流隘程如图5所示。胺图5 接收拜程序流程啊至此数据从CA扮N总线到CAN耙接收缓冲区是由安CAN控制器自熬动完成的。接收哎程序只要从接收傲缓冲区读取要接案收的信息即可。盎接收程序可以采拌用查询方式或中靶断方式。在某一巴段时间内,CA懊N总线并不总是捌在活动,为了提奥高效率,可采用隘中断方式。在初案始化程序中必须傲使能接收中断。矮在中断服务子程埃序中,读取CA吧

13、NICR寄存器奥,判断是否有接班收中断标志,有办则读取接收缓冲伴区数据。为了防翱止接收缓冲区数爸据溢出,可开辟叭一个循环接收数袄据队列来暂时存扮储数据,主程序稗可通过查询该队佰列来获得总线数捌据。皑（3）.数据发疤送。发送程序负版责把按照CAN矮协议格式转换的伴数据发送到CA般N总线上。发送案时只要将待发送哎的数据按CAN扒协议的帧格式组扮合成一帧报文,扒然后判断是否有爸空闲的发送缓冲挨区。斑CAN控制器为傲了提高大量数据拌的发送效率,每芭个CAN控制器摆配有3个独立的挨发送缓冲区,发半送时要根据缓冲版区的实际情况有挨选择性地把数据扮写入3个发送缓芭冲区之一。它们傲的状态可以通过熬查询寄存器得知八,只翱有当其中有空闲八的发送缓冲区时八才可将数据写入矮。在启动发送数袄据的命令后,C半AN控制器要将百缓冲区内的数据罢发送完