基于PFAutoECU-B5的《汽車電腦與總線測試診斷技術》課程工學一體化教學改革

鄧炯鋒

（廣東機電職業技術學院汽車學院，廣東 廣州 510515）

基于PFAutoECU-B5的《汽車電腦與總線測試診斷技術》課程工學一體化教學改革

鄧炯鋒

（廣東機電職業技術學院汽車學院，廣東 廣州 510515）

車載電控單元（ECU）的數量日益增多，以CAN總線為代表的車用總線通信系統得到廣泛應用，汽車電腦與總線相關課程的改革迫在眉睫，筆者提出了基于PFAutoECU-B5的理實一體化教學改革設計，理論與實踐教學對分，學生動手機會多，操作熟練度顯著提升，教學效果改善明顯。

汽車電腦；CAN總線；測試診斷；一體化；教學改革

1 引言

伴隨著汽車電子技術的快速發展，車載電控單元（ECU）的數量日益增多，車內外數據交換量大幅度提升，汽車總線技術的應用可以避免電子設備和電控單元的劇增帶來線束數量的驟增，在汽車上得到了廣泛的應用。以CAN總線為代表的車用總線通信系統，將各個ECU連接成一個網絡，以共享的方式傳送數據和信息，實現網絡化的數字通信與控制功能[1]。

根據傳輸速率要求的不同，車用CAN總線系統可分為三類：(1)動力CAN，速率為500Kbit/s；(2)舒適CAN，速率為100Kbit/s；(3)信息娛樂系統CAN，速率為100Kbit/s[2]。目前，很多高職院校汽車電子技術專業都開設了汽車電腦與總線相關課程，內容基本涵蓋了上述各類汽車CAN總線的技術協議、組成、數據傳輸原理、結構原理、故障診斷與檢修等。因為汽車CAN技術相關課程是理論性和實踐性都比較強的，其教學重點都應該會放在CAN總線控制系統原理與診斷上。而CAN總線技術是一門跨學科的產物，融合了計算機、電子信息、車輛工程、汽車運用與維修等多個學科[3]，技術新、更新快、種類多、太抽象、難理解，因此要求授課老師必須具有較豐富的實踐經驗，要熟練掌握各種總線的技術特點、開發方法等，進而充分利用特點對比法、共性分析法進行教學。

2 汽車電腦與總線相關課程教學方法

汽車電腦與總線相關課程在教學方法選取上應以理實一體化為宜。例如文獻4以《汽車總線技術》課程改革為突破口，開展汽車總線教學做一體化實訓室建設[4]。其中，汽車電腦部分，可利用proteus軟件設計一些實例進行講解演示，這種方式比較生動形象，有助于提高學生的學習興趣[5]。而對于汽車總線部分，為彌補汽車總線技術實訓設備的不足，有的學校則專門成立科研團隊，以大眾帕薩特車載網絡系統的實物元器件為基礎，構建車載網絡系統的模擬運行裝置，同時通過校企深度合作，開發課程資源[6]。也有人針對基于CAN總線的車身控制系統綜合測試及教學演示的需要在分析現有平臺的基礎上，給出了一個用于車身CAN總線的信息綜合分布式控制監督管理以及自動監測的虛擬試驗平臺[7]。筆者所在的學校則主要采用了一套基于大眾帕薩特B5總線系統的汽車電腦與總線技術實訓設備PFAutoECUB5汽車CAN總線實訓臺架系統。

3 基于PFAutoECU-B5汽車CAN總線實訓臺架系統的實訓項目設計

如前所述，汽車電腦與總線課程宜采用理實一體化教學方法，課程總學時為72學時，其中實踐學時為36學時。

PFAutoECU-B5系統由16個ECU組成，每個ECU為一個聯網但具備獨立控制功能的電子控制單元，充分體現了基于汽車CAN總線的分布式控制系統優勢。

圖1 PFautoECU-B5系統網絡結構圖

每個電子控制單元都具有CAN總線通信功能，并都可以獨立工作或與其他單元等通過CAN總線聯網工作。根據每個電子控制單元在整個CAN網絡系統中的不同角色，分別組成物理層為容錯CAN（ISO-11898-3）的舒適系統CAN網絡和物理層為高速CAN（ISO-11898-2）的動力系統CAN網絡。

表1 高速CAN、容錯CAN對比表

PFAutoECU-B5系統涵蓋了CAN總線教學、汽車電控系統教學所需的軟硬件。以某中型轎車CAN網絡控制系統為藍本設計的PFAutoECU-B5系統，輸入輸出硬件絕大多數采用實物汽車硬件，具有很好的教學易用性；CAN網絡參照實際汽車CAN網絡構架、控制策略，配合多個彩色液晶顯示屏顯示通信狀態、控制狀態動畫等，具備很好的汽車CAN總線實訓教學效果。具體的實訓項目的設計，主要參考了相關崗位能力需求及崗位工作任務，包括以下幾個方面：

表2 實踐教學設計

4 總結

針對汽車電腦與總線技術相關課程，有人提出了教材建設、增加實驗學時、改變教學方式和加強教師自身專業知識修養等方面的改革措施[3]。也有人提出通過LabVIEW編寫上位機測控軟件，并結合網絡技術與多媒體技術，使遠程實驗教學與操作成為現實[8]。

而我們則采取以特定車型的總線系統為模型進行示范性教學，亦即先向學生介紹各種汽車車型所采用的總線系統，然后再選取一款最經典、最具代表性的車型所采用的總線系統進行理實一體化的系統教學。大眾車型所采用的汽車總線系統為CAN—BUS總線，通過網關將驅動總線、舒適總線、儀表總線、信息總線、診斷總線連接，最具代表性[9]。所以我們選擇了大眾的帕薩特B5系列轎車CAN總線系統為對象。在教學過程中，理論和實踐學時達到1：1，學生動手機會多，操作熟練度顯著提升，教學效果改善明顯。

[1]王宇嘉，陳小龍．《汽車總線通信綜合實驗》教學改革與探索[J]．時代教育，2015（17）：56，62．

[2]崔幸．淺談汽車CAN總線項目教學法[J]．課程教育研究（新教師教學），2012（01）：25-26．

[3]吳斌．汽車總線技術教學改革探索與實踐[J]．信息通信，2014(07)：285-286．

[4]楊德明．教學做一體化實訓室建設研究——基于《汽車總線技術》課程開發[J]．電子測試，2017，(02)：120，122．

[5]鄒浙湘，王思卓，李明揚．汽車單片機實驗教學改革探索與實踐[J]．教育教學論壇，2012(25)：27-28．

[6]楊建良，占百春，屠曉東，等．汽車車載網絡系統教學平臺研發與應用[J]．中國職業技術教育，2015(11)：42-45．

[7]姚遠達，徐榕．虛擬汽車CAN總線平臺的開發與研究[J]．機械，2006(06)：14-15，18．

[8]連靜，高仁璟，李琳輝，等．基于虛擬儀器的汽車空調遠程實驗系統[J]．實驗室科學，2013(05)：105-108．

[9]馬理．《汽車總線診斷》課程實施學做一體化教學方法的探索研究[J]．天津職業院校聯合學報，2013(05)：93-96．

Study on the Cooperative Education Reform of the Curriculum ofAutoPC and Bus Testing Diagnosis Technology Based on theAuto CAN Testing Platform of PFAutoECU-B5

Deng Jiongfeng
(College ofAutomobile Mechanics,Guangdong Mechanical&Electrical Polytechnic,Guangzhou 510515,Guangdong)

With the increasing of the automotive ECU and the wide application of the automotive bus communication systems as the CAN bus,the education reform of the curriculums of the AutoPC and the bus technology becomes urgent.The paper provides the instructional design of theory and practice integration based on the Auto CAN Testing Platform of PFAutoECU-B5,which develops the practice opportunities.For the students,both of their operation proficiency and the education effect can be raised evidently.

AutoPC;CAN bus;testing diagnosis;integration;education reform

G712.4；U471-4

A

1008-6609(2017)07-0084-03

鄧炯鋒（1979-），男，廣東從化人，本科，助理研究員，研究方向為汽車可視化教學、汽車局域網研究。