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基于CAN總線的汽車電子集成控制系統(tǒng)

2018-11-21 19:14李帥
科學(xué)與財富 2018年29期
關(guān)鍵詞:CAN總線汽車

李帥

摘要:汽車控制功能的網(wǎng)絡(luò)化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢,由于CAN總線通訊協(xié)議廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,使得CAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點數(shù)量將不受限制,且實時性好,通訊速率高,因此被廣泛用于汽車電子控制系統(tǒng)上。本文基于CAN總線的汽車電子集成控制系統(tǒng)進行分析。

關(guān)鍵詞:CAN總線;汽車;電子控制

引言

伴隨著現(xiàn)代汽車大工業(yè)的迅速發(fā)展,對集成電路和單片機的使用頻率越來越高,同樣地,電子控制器的數(shù)量類型亦層出不窮,比較大眾的有發(fā)動機的電子燃油噴射裝置、防抱死制動裝置(ABS)、安全氣囊裝置、電動門窗裝置、主動懸架等。汽車自上個世紀(jì)末誕生以來,已經(jīng)走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。

一、CAN總線

CAN總線是應(yīng)用于汽車計算機控制系統(tǒng)和電磁輻射較高的、溫度不穩(wěn)定的工業(yè)環(huán)境中的一種網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)系統(tǒng)。CAN 是由Controller Area Network 這幾個英文單詞的首字母縮寫而來的,通常人們把其叫做CAN,是串行的通信協(xié)議中的ISO 的國際標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng),中文叫做控制器局域網(wǎng)絡(luò)。其是由德國BOSCH 公司研發(fā)的汽車電子產(chǎn)品,經(jīng)過多年的努力,成為了國際標(biāo)準(zhǔn),并且應(yīng)用廣泛。在歐洲國家,CAN 總線達成了總線協(xié)議,應(yīng)用于汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)絡(luò),是標(biāo)準(zhǔn)的國際網(wǎng)絡(luò)總線,還達成了擁有以CAN為底層協(xié)議的大型或者重型機械車輛總線協(xié)議,具有可靠性質(zhì),受到人們的廣泛好評。

為了讓汽車行業(yè)快速發(fā)展,達到人們的要求,越來越多的人開始研發(fā)新的電子控制系統(tǒng),從而導(dǎo)致汽車的電子控制系統(tǒng)越來越多。各種樣式的電子控制系統(tǒng)流通進入市場,人們的選擇面變寬了,但是隨之而來的問題也越來越多。為了使汽車行業(yè)有一個很好的未來,人們通過安全度和舒適度高、便捷性和成本低、少污染低公害等方面的要求,制作出了CAN 總線。這款總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠,自動化強,性能好,經(jīng)過ISO11898 等進行了標(biāo)準(zhǔn)檢驗,應(yīng)用于汽車網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。因為CAN 的可靠程度和性能齊全,人們對其贊不絕口,被廣泛運用于工業(yè)設(shè)施設(shè)備和醫(yī)療設(shè)施設(shè)備方面以及船舶工業(yè)自動化等。這被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)絡(luò),其實現(xiàn)了各節(jié)點之間的可靠數(shù)據(jù)通信,為汽車行業(yè)未來發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

二、CAN 總線的優(yōu)點

前面已經(jīng)說過CAN 總線相比其他的系統(tǒng)要相對完善,應(yīng)用范圍也很廣泛,是現(xiàn)場總線的范疇,支持實時控制或者是分布式的串行通信網(wǎng)絡(luò),所以下面來看看CAN 總線的分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點。首先,CAN 總線控制系統(tǒng)不局限于以往的點對點復(fù)雜的布線網(wǎng)絡(luò),其控制系統(tǒng)可以采用多種工作方式,并且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以通過總線的有限訪問權(quán)利向總線發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù),應(yīng)用無損結(jié)構(gòu)的方式就可以。CAN 總線不同于以往的站地址編碼,運用的是更新之后的通信數(shù)據(jù)進行的有效編碼,這樣可以讓不同時間的節(jié)點接收到一樣的數(shù)據(jù)。這種特質(zhì)是其他系統(tǒng)所沒有的,其可以提高控制系統(tǒng)的靈活程度和可靠程度,系統(tǒng)具有實時性。

其次,對于控制系統(tǒng)的周期,這款控制系統(tǒng)為以往的控制系統(tǒng)縮短了時間。CAN具有完備的通信協(xié)議,通過完善的通信協(xié)議由CAN控制系統(tǒng)控制芯片以及接口芯片,大大降低系統(tǒng)的開發(fā)程度,為其縮短了時間。這對于其他電器協(xié)議來說是不可比擬的。

最后,這是所有現(xiàn)場總線當(dāng)中最值得追捧的一個總線系統(tǒng)?,F(xiàn)在很多汽車制造廠商為了使用CAN控制總線系統(tǒng),花很高的價格進行運作,其良好的性能使得其已經(jīng)形成了國際標(biāo)準(zhǔn),成為了最有前途的現(xiàn)場總線之一。

三、CAN 總線在汽車電子集成控制系統(tǒng)中的運用

3.1CAN 總線系統(tǒng)實現(xiàn)

在當(dāng)今世界,汽車的控制系統(tǒng)涉及到了很多方面,比如:經(jīng)濟性質(zhì)、安全可靠性、舒適簡化性等等。而汽車的控制單元系統(tǒng)分為,發(fā)動機控制系統(tǒng)、故障診斷的系統(tǒng)、儀表管理系統(tǒng)、安全氣囊控制系統(tǒng)、中控門鎖系統(tǒng)、后視鏡和雨刷控制系統(tǒng)等等。這些本系統(tǒng)組建為一個通訊實時系統(tǒng),其控制系統(tǒng)的各個指令必須穩(wěn)定可靠,具有安全系數(shù)高的性能,不然可能發(fā)生汽車重大事故,引起人員傷亡。各個ECU相互緊密聯(lián)系,進行數(shù)據(jù)更新,實時數(shù)據(jù)通信。CAN 作為一個有前途的控制器局域網(wǎng)絡(luò),必須保證在一定時間之內(nèi)進行有效的響應(yīng)。

3.2汽車檢測控制系統(tǒng)

我國的汽車檢測線多數(shù)采用的是兩級分布計算機控制系統(tǒng)。第一級控制系統(tǒng)為工位控制等級,是根據(jù)分布在各個工位上的工位機完成的測控工作,其承擔(dān)著數(shù)據(jù)的更新和采集、設(shè)施設(shè)備檢測的運營、網(wǎng)絡(luò)通信等方面的任務(wù)。第二級就是系統(tǒng)監(jiān)督管理等級,通過主控機完成檢測的工作,具有存儲和集中打印測試的結(jié)果報告和數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫,安排測序檢測和綜合性判斷測試結(jié)論等。

3.3CAN 總線節(jié)點設(shè)計

CAN 總線節(jié)點軟件采用模塊化設(shè)計,主要有數(shù)據(jù)發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)接收以及初始化模塊。初始化模塊通常是MC9S12DG128 控制器的初始化和MSCAN 的控制器初始化。前一個和普通的單片機相同,而后一個主要對寄存器CAN0CTL0 進行設(shè)置,使其進入初始化,這樣才可以進行各種設(shè)置。但是,這時的MSCAN 會停止發(fā)送和接收消息等操作程序,并且會失去總線的同步。然后進行CAN0BTR0 和CAN0IDAC 寄存器進行設(shè)置,設(shè)定濾波器方式和種類以及個數(shù),再進行對CAN0IDAR 和CAN0IDMR 的設(shè)置,接收濾波器的參數(shù)設(shè)置,接收報文的ID 范圍限制。最后設(shè)置完成后,和通訊初始化相關(guān)的寄存器使其退出初始化狀態(tài),判斷MSCAN 和CAN 總線是否一致,因為在不一致的情況下不能接收到所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。

四、結(jié)束語

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,電子控制系統(tǒng)將越來越多地應(yīng)用到汽車領(lǐng)域。如果不采用CAN總線方式,將無法實現(xiàn)電控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)調(diào)控制。因此,開發(fā)汽車CAN總線是現(xiàn)代汽車發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻:

[1]何龍,祁傳琦,劉巧燕,劉鐵.CAN總線在汽車電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2006(03):39-41.

[2]王建新.基于CAN總線的汽車電子集成控制系統(tǒng)[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2006(05):811-814.

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