基于CAN總線車輛遠程控制系統

張桂銘

摘 要：當前存在的一種車輛控制系統，這一系統的研發設計是通過對汽車電子技術以及CAN總線的研究分析而進行的，這一系統使用了CAN總線的通信功能，從而對車輛進行實時控制以及對各個模塊進行控制，以此來實現對汽車的智能控制。

關鍵詞：車輛；CAN總線；遠程控制

1 引言

當前，全球的計算機網絡以及技術、傳感器技術、電子技術都在迅猛發展，將其應用到汽車技術中，使得汽車電子控制技術也在不斷地成熟和完善，汽車電子控制技術在汽車業的廣泛應用和發展，使得電子裝置更加的標準化，從而實現了現代汽車的電子化。汽車電子控制技術不僅有利于改善汽車的各種性能，比如，經濟性、動力性、環保性、安全性以及行駛過程中的舒適性，推動汽車產業的發展而且還有利于電子產業的發展，所以汽車電子控制技術有利于汽車電子化的快速發展，它也是汽車工業不斷發展的關鍵。

2 基于CAN總線的車輛控制的發展狀況

汽車電子技術是在電子技術迅速發展的基礎上建立起來的，當前由于汽車上的電子控制單元越來越多，因此連接的導線也越來越多，這時就出現了一些問題，就必須要解決好控制單元的通信問題以及導線的成本問題。

在西方國家，在汽車的計算機控制系統中以及部分工業控制的局域網所運用的標準總線就是CAN總線的協議，在重工機械以及大型的車輛設計中都會運用到以CAN總線為基礎協議的1939協議，同時當前歐洲生產的每一輛轎車中都裝有CAN的網絡系統，使得汽車電子系統的生產主線為CAN總線。在我國這一技術的起步比較晚，在2006年才將大型客車以及貨車的通訊標準才定為以CAN總線為基礎的SAEJ1939，轎車在這以技術上還沒有比較突出的成果，還在發展的過程中，因此我國的汽車電子控制系統也還處在一個集中的發展階段，所以加快CAN總線在我國汽車領域的應用是非常必要的，只有這樣才能夠促進我國汽車產業的發展，才能夠提高我國汽車產業在國際上的競爭力。

3 CAN總線遠程控制總體設計

汽車電子控制技術包括多種技術比如：發動機的電子燃油控制技術，巡航系統，汽車的AMT、EPS以及ABS控制器，車載電話、電視、音響等技術，在電控單元之間的數據交換技術，數據及時通信技術等。CAN總線當前有著良好的發展前景，是電子控制網絡的主要發展的方向。電子控制技術在不斷地應用到汽車制造的過程中，比如，自動變速箱、發動機電控、主動或半主動懸架、防抱死、安全氣囊等，這樣就使得汽車在電子控制上形成網狀的相互聯系的局面，CAN組建出的局域網如圖1所示：

不同的電子控制裝置在數據傳輸速率方面的要求是不同的，對CAN總線的選用標準也是不同的，一些常用的標準如下：

⑴動力傳動子網。對于動力傳動子網的的各種裝置如：變速箱、發動機以及制動裝置收集到的是速率較高的傳感器的信號，這就需要高速的TTCAN和CAN來將傳感器的信號來發送出去，這種高速的TTCAN和CAN是以J2284、J1939以及ISO11898的標準組建起來的，只有這樣才能實現及時的動態控制。

⑵車身電子子網。在車身系統中的控制裝置也是比較多的，比如對座椅的控制、對轉向燈的控制，對示寬燈的控制、對剎車燈的控制、對車門的控制、對汽車儀表燈的控制，這些控制裝置需要較多的布線，所以在車身電子子網中需要利用低速容錯的CAN來增加系統的抗干擾性和不斷地增長傳輸的距離，所以這就需要在J2284以及ISO 11519-2的標準上來建立低速容錯CAN。

⑶故障診斷子網。當前在診斷故障子網這一模塊上，已經出現了可以發展成為汽車產業診斷故障的通用標準的J2480以及ISO/DIS 15765的通信協議。

4 CAN總線控制系統的結構及功能分析

（1）控制系統的心臟是中央控制模塊，這一模塊可以控制車輛的所有系統，它的運作原理是由CAN總線將所有系統的開關量、脈沖量、模擬量等收集起來通過處理器集中運算，分析處理，最終再由CAN總線來發出具體的控制指令，來對整個車輛的系統進行控制。

（2）對點火時刻進行有效控制就要通過電子點火系統控制模塊，這一模塊的工作原理是利用高精度的曲軸位置、負荷、排氣含氧、易燃、進氣溫度、冷卻水溫等不同的傳感器，通過專門的微處理芯片來對點火的順序與時刻進行控制，實現對點火的有效控制。

（3）對燃油的控制主要是利用制燃油供給系統模塊，這一模塊主要被引用到電子汽油噴射系統和電子石化油系統中，它的工作原理是通過電子點火系統、氣流量、燃油液位的傳感器來對燃油進行控制，來達到節約用油、節約資源、科學環保的目的。

（4）動力終端與開關量控制模塊是用來對發動機的油壓、油溫、水溫以及傳動箱的油壓的測控，它的工作原理是該模塊對火焰傳感器對點火狀態檢測時所形成的數據以及發動機轉動時的數據，車門、車燈、窗等的信號所傳輸的數據在經過PCI18F458單片機芯片的處理和分析后，最后經過CAN總線的控制器將其送到總線，來實現與中央控制模塊的通信。

（5）減速和差速的控制上會運用到制動防抱死控制模塊，它的工作原理是利用轉速傳感器以及高速電磁閥等來對車輛進行控制，這樣可以對車輛的啟動和加速時車輪打滑進行有效地控制防止在制動的過程中出現車輪抱死、方向失控、車輪打滑、甩尾等現象的出現。

（6）電動助力轉向系統模塊主要是利用車的外部條件來對車的轉向助力進行調節，從而使得轉向功能得到最優化。

（7）安全氣囊觸發裝置、氣囊以及氣體發生器構成了安全氣囊系統模塊。安全氣囊的觸發裝置主要由監控裝置、電子控制裝置、傳感器、儲備電源組成。這一模塊的工作原理是由加速傳感器來發出信號，電子控制系統接受信號并分析處理，如果是發生事故，則會對氣體發生器發出吹脹氣囊的命令，整個過程的用時是非常短的。觸發裝置會處在一個監控的狀態來保障氣囊時刻處在待工作的狀態下。

（8）懸掛控制系統模塊主要是對車輛的懸掛的剛度和阻尼功能進行調節，具體說就是對監控裝置、加速度傳感器、制動壓力傳感器、控制裝置、車身位移傳感器、側向加速度傳感器、以及高性能液壓組件的調節控制。以此來提高車輛的車身狀況，保障行駛時的穩定和乘坐的舒適度。

（9）電子自動換檔系統模塊就是運用電子裝置，使電磁閥和氣動伺服機構充分協調工作，從而使車更加容易的操作，保障車輛行駛的安全性。

（10） 汽車人機界面模塊就是指人和車輛之間的互動交流，汽車的相關信息以及運行狀況通過顯示屏來顯示出來，使得車主可以通過顯示出的信息對車的狀況一目了然，有利于發現故障，對車的某些參數得到有效方便的限制。

（11）儀表指示模塊是通過各種儀表輸出的信號對車輛的狀態進行控制，比如，水溫、氣壓、里程、速度、油量等儀表會輸出一些數據，通過這些數據就可以很好地對車輛進行控制。

5 系統CAN總線網絡設計

5.1 動力傳動系統CAN總線網絡設計

汽車在動力傳動系統CAN總線控制中包括多方面的內容：自動防抱死、自動變速箱、發動機電子控制、電動助力轉向系統等等，汽車的動力性（最大爬坡度、最高車速、加速時間），制動性（最小制動距離、制動減速度、最小制動距離、制動效能恒定性和制動時的方向穩定性），經濟性（百公里燃油消耗量），操作穩定性（反應時間，橫擺角速度增益—轉向靈敏度；橫擺角速度波動的無阻尼圓頻率）等行駛性都與這些控制系統有一定的關系，進行系統控制時就要考慮到汽車的轉速，在重新整車的時候可以使用高速CAN總線，把各個控制器與總線相連，從而實現高速的控制。圖2是CAN總線結構

5.2 車身控制系統CAN總線網絡設計

電子控制單元包括座椅、車門、車燈、汽車儀表等各方面的控制。車身控制系統具有傳輸距離長的的特點，CAN/LIN混合網絡系統從經濟性上可以理解為是對CAN總線的LIN網絡的一個互補性的網絡。LIN總線本身是一種電子控制系統，它的傳輸速度比較慢，成本低，它更加適合空間比較大、信號傳輸率比較低的車身。因此要將LIN分總線獨立連接，并使其與CAN總線相連，然后應用到整個汽車的網絡之中，使其對CAN總線形成一個補充。LIN具有較強的經濟性，因此它在汽車電子控制中的到有效應用，如圖3是使用LIN總線標準的一般的汽車車身總線總體結構圖：

6 總結

本文通過對CAN 總線網絡協議的介紹，分析了相關的技術規范和幀結構等相關內容，對CAN總線的一些優勢進行了詳細分析從而論證這些優勢對CAN總線電子網絡控制的重要性，同時也論述了CAN總線網絡總體設計對解決車身電子控制系統以及汽車動力傳動系統問題的重要性，從而有利于CAN 總線在汽車產業的廣泛應用。