基于CAN總線的汽車車身控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用
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科學(xué)的發(fā)展使得汽車正增加著越來(lái)越多的功能，如何使這些眾多的獨(dú)立功能協(xié)調(diào)統(tǒng)一工作，亦即如何對(duì)整個(gè)車身進(jìn)行控制，已經(jīng)成為整個(gè)汽車電子研究領(lǐng)域中非常重要的課題。汽車網(wǎng)絡(luò)，即汽車總線技術(shù)在這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生了。而CAN 總線技術(shù)以其高實(shí)時(shí)性、高可靠性在各種汽車控制總線中獨(dú)占鰲頭。
1 CAN 總線技術(shù)簡(jiǎn)介
CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN 最初出現(xiàn)在80 年代末的汽車工業(yè)中，由德國(guó)Bosch 公司最先提出。CAN 是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到10km 時(shí)，CAN 仍可提供高達(dá)50Kbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率。目前CAN 總線已經(jīng)形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于歐美轎車，被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想
汽車車身系統(tǒng)的控制對(duì)象包括： 4 個(gè)車門鎖、2 個(gè)以上車窗玻璃升降器、行李箱鎖、除霜加熱器、電動(dòng)后視鏡、前后大燈、小燈、轉(zhuǎn)向燈、危險(xiǎn)燈、霧燈、牌照燈、車內(nèi)閱讀燈、車廂頂燈等。在具備遙控功能的情況下，還包括對(duì)遙控信號(hào)的接收處理和防盜系統(tǒng)的控制。因此，根據(jù)以上要完成的各功能，將本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為 5 個(gè)子模塊，分別是中央控制模塊（ 實(shí)現(xiàn)中控門鎖、防盜、雨刮、內(nèi)外燈和后窗及后視鏡加熱等功能） ，4 個(gè)門控模塊（ 分別為主駕門模塊、右前門模塊、左后門模塊、右后門模塊，來(lái)控制車窗升降器和門鎖）。
圖1 給出了車身控制模塊CAN 總線結(jié)構(gòu)。
3.1 系統(tǒng)各模塊電路框圖
根據(jù)以上設(shè)計(jì)思想分為5個(gè)子模塊。
主控單元接收開(kāi)關(guān)信號(hào)之后，先進(jìn)行分析處理，然后通過(guò)CAN總線把控制指令發(fā)送給各受控端，各受控端響應(yīng)后作出相應(yīng)的動(dòng)作。
以下是各模塊的電路框圖見(jiàn)圖2、圖3、圖4。
3.2 系統(tǒng)主要使用的元器件
（1）CAN控制器?？紤]到系統(tǒng)拓展的需要，我們采用PHILIPS公司生產(chǎn)的SJA 1000來(lái)作為此系統(tǒng)的CAN控制器。它既和PCA82C200獨(dú)立CAN控制器引腳兼容，又和PCA82C200獨(dú)立CAN控制器電氣兼容；既支持BasicCAN模式，又支持PeliCAN模式；和CAN2.0B協(xié)議兼容；可同時(shí)支持11位和29位識(shí)別碼；位速率可達(dá)1Mbits/s。
（2）CAN收發(fā)器。采用PHILIPS公司生產(chǎn)TJA1050，跟PCA82C250一樣，TJA 1050符合ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)，但在關(guān)鍵的AM波段上它的輻射比PCA82C250低20dB以上。在不上電時(shí)總線呈現(xiàn)無(wú)源特性。
（3）單片機(jī)。采用P89C51。該單片機(jī)是80C51微控制器的派生器件，是采用先進(jìn)CMOS工藝制造的8位微控制器，指令系統(tǒng)與80C51完全相同。
4 、基于CAN總線車身控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)
在CAN 總線構(gòu)成的系統(tǒng)中，用戶要根據(jù)自己的要求來(lái)編寫(xiě)應(yīng)用層和用戶層軟件。用戶層實(shí)現(xiàn)用戶要求的控制策略和系統(tǒng)，而應(yīng)用層則是在用戶層與接口之間，CAN建立了報(bào)文發(fā)送時(shí)的方法、信號(hào)電平及協(xié)議，應(yīng)用層則定義了結(jié)構(gòu)、響應(yīng)及報(bào)文的意義，應(yīng)用層要根據(jù)CAN系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而有所變化。
4.1 CAN控制器的初始化
CAN控制器SJA1000在正式收發(fā)信號(hào)之前必須進(jìn)行初始化設(shè)置。對(duì)SJA 1000的初始化是對(duì)工作方式、接收濾波寄存器、接收屏蔽寄存器、接收代碼寄存器、波特率參數(shù)等的設(shè)置，要求對(duì)寫(xiě)入每個(gè)寄存器的內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)和全面的考慮。
4.2 CAN總線上數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收
對(duì)SJA 1000初始化成功后，就可以用它來(lái)傳輸和接收?qǐng)?bào)文。節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送報(bào)文的過(guò)程是：?jiǎn)纹瑱C(jī)P89C51將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按CAN格式組成一幀報(bào)文，寫(xiě)入SJA1000的發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動(dòng)SJA1000，把報(bào)文發(fā)送到總線上去。接收?qǐng)?bào)文的過(guò)程是：SJA 1000從總線上自動(dòng)接收?qǐng)?bào)文，并經(jīng)過(guò)過(guò)濾后存入接收緩沖區(qū)，并向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)從緩沖區(qū)讀取報(bào)文。發(fā)送和接收流程見(jiàn)圖6、圖7。
5 結(jié)束語(yǔ)
CAN總線以其高性能、高可靠性及其獨(dú)特的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們的重視，并被公認(rèn)為是汽車電控系統(tǒng)中最有前途的總線之一。它作為一種可靠的汽車計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總線已在許多先進(jìn)汽車上得到應(yīng)用，使得各汽車計(jì)算機(jī)控制單元能夠通過(guò)CAN總線共享所有信息和資源，達(dá)到簡(jiǎn)化布線、減少傳感器數(shù)量、避免控制功能重復(fù)、提高系統(tǒng)可靠性和維護(hù)性、降低成本、更好地匹配和協(xié)調(diào)各個(gè)控制系統(tǒng)的目的。
下載文檔北京2022年10月18日 /美通社/ -- 10月14日，國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）發(fā)布《2022Q2中國(guó)軟件定義存儲(chǔ)及超融合市場(chǎng)研究報(bào)告》，報(bào)告顯示：2022年上半年浪潮超融合銷售額同比增長(zhǎng)59.4%，近5倍于...
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