汽车控制系统的CAN总线应用.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：汽车控制系统的CAN总线应用摘要现代汽车上安装和使用了越来越多的电子控制单元(ECU),大大提高了汽车的动力性、经济性、舒适性和操作的方便性,但随之增加的复杂电路使车内线束增多、空间紧张、布线复杂,导致车身重量明显增加,降低了车辆的可靠性,增加了维修难度。另外,各电控单元之间也需要传递大量的信息,有些信息是多个电控单元共享的,传统的点对点的接线和布线方式不能实现信息共享。由于现代汽车的电子控制器及仪表的数量越来越多,因此现代汽车一般采用CAN总线系统,将整个汽车控制系统联系起来统一管理,实现数据共享和相互之间协同工作。把CAN总线技术应用于汽车的电气控制就可以解决这些问题,也是目前国内外汽车制造商大力开发和正在使用的新技术。CAN已被广泛应用到各个自动化控制系统中,从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN.例如,在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统和安防监控等领域,CAN都具有不可比拟的优越性。现代汽车的结构复杂,传感器遍布全车,其类型多种多样,这使得数据变得复杂,大小不尽相同,因此速率也不相同,另外车身系统也需要获得驱动系统的信息,以供维修人员或者驾驶者参考。因此有必要设计一个高效、可靠的网关与数据处理系统。1.汽车CAN总线系统.CAN的全称是:ControllerAreaNetwork,即区域网络控制器。CAN总线中数据在串联总线上可以一个接一个地传送,所有参加CAN总线的分系统都可以通过其控制单元上的CAN总线接口进行数据的发送和接收。CAN总线是一个多路传输系统,当某一单元出现故障时不会影响其他单元的工作,汽车CAN总线对不同数据的传输速率是不一样的,对发动机电控系统和ABS等实时控制用数据实施的是高速传输,速率为0.125M波特率～1M波特率;对车身调节系统(如空调)的数据实施的是低速传输,传输速率在10～125K波特率;其他如多媒体系统和诊断系统则为中速传输,速率在前两者之间,这样的区分提高了总线的传输效率。图1为某种客车的CAN总线系统结构图。图1一种客车的CAN总线系统结构车身系统CAN总线的主要连接对象为:中控、门控制器及其他一些组件。车身系统的控制对象主要是4个门上的集控锁、车窗、行李箱锁、后视镜及车内顶灯。在具备遥控功能的情况下,还包括对遥控信号的接收处理和其他防盗系统的控制等等。现代汽车中所使用的电子通讯系统越来越多,如汽车自动诊断系统、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等。系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换。2.汽车车身整体控制系统设计.整个系统主要由车内仪表、照明及信号灯组、自动车窗电控节点组成。本系统网络中包含1个车内仪表板、4组照明、信号灯组和4个车门,共9个节点。其中,照明、信号灯组中包括远光灯、近光灯、转向灯、雾灯、刹车灯,且不同灯的安装位置不尽相同,如图2所示。中央控制单元安装在汽车仪表板上,接收司机的操作指令,其余4个节点则分别安装在车头、尾部的左侧和右侧,与不同车灯相连,控制车灯状态。图2车灯总线控制结构图门控单元不但通过CAN总线接收中央控制单元指令,还接收车门上的开关信号输入,根据指令和开关信号,门控单元做出相应的动作,然后把执行结果发往中央控制单元,门控单元功能如图3所示。将所有节点连接起来,组成一个汽车内部控制网络。由于每个CAN节点与网络连接只用两根线CANH线和CANL线,从而大大减少了线束的使用量。中央控制节点和其它节点之间通过CAN收发器及CAN控制器相连,单个节点包括一个单片机控制器、一个CAN收发器和一个CAN控制器。中央控制节点接收各节点发送的现场数据,经过综合计算、判断做出相应的控制命令,这些命令将通过CAN总线传送至各节点,各节点由单片机作为控制器,它用于采集现场的各项参数,并执行中央控制节点发送的各项命令,这些命令将最终传送至各执行机构,如车门电机、车灯、车窗继电器等。图3门控单元功能图3.汽车检测线控制系统的设计.国内的汽车检测线大多采用2级分布式计算机控制方式,其系统结构如图4所示。第1级为工位控制级,由分布在各工位上的工位机完成测控工作,主要担负检测设备运行控制、数据采集和通信等任务。第2级为监督管理级,由主控机完成测控工作,具有安排检测程序、担负全线调度、综合判定检测结果、存储并集中打印检测结果报告单和管理数据库等功能。主控机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总线图4CAN总线计算机控制系统结构4.CAN总线计算机控制系统本文设计了基于CAN总线,以嵌入式系统为工位机的汽车检测线计算机控制系统,其系统结构如图所示。该系统以C