基于CAN總線技術(shù)的汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)初探

袁春蘭

摘要：CAN總線具有可靠性高、傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，應(yīng)用CAN總線技術(shù)具有重要作用。本文首先對汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略作出闡述，然后對汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通信協(xié)議中的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址分配、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)做出探究，最后結(jié)合實(shí)例對車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行具體分析，希望對業(yè)內(nèi)具有一定參考意義。

關(guān)鍵詞：CAN總線技術(shù)；車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

前言：

CAN（Controller Area Network）原產(chǎn)于德國，在汽車生產(chǎn)與控制系統(tǒng)中的與應(yīng)用最為廣泛，是一種能夠支持實(shí)時(shí)控制與分布控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場總線的一種，可靠性較高，是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在工業(yè)自動(dòng)化、工業(yè)設(shè)備、船舶等領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用，在汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為部分地區(qū)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略

①中央控制節(jié)點(diǎn)是車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的中心與樞紐，也是實(shí)現(xiàn)高低速CAN系統(tǒng)之間信息交互的紐帶，通過分析相關(guān)信息并協(xié)調(diào)系統(tǒng)之間的各控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)作與控制，具體包括開關(guān)及車速兩種信號(hào)；

②左前門控制節(jié)點(diǎn)的錄入信號(hào)包括駕駛室的所有車窗升降與車門開關(guān)控制信號(hào)、車門接觸信號(hào)、后視鏡操作信號(hào)等，還包括來自于CAN總線控制系統(tǒng)的命令信號(hào)；

③右前門控制節(jié)點(diǎn)的錄入信號(hào)，包括車窗升降與車門接觸開關(guān)信號(hào)，還包括來自于CAN總線系統(tǒng)的控制信號(hào)；

④左右后車門控制節(jié)點(diǎn)的錄入信號(hào)，包括車窗升降信號(hào)、車門接觸開關(guān)信號(hào)，還包括還包括來自于CAN總線系統(tǒng)的控制信號(hào)[1]。

圖1 汽車車門控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

2.汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通信協(xié)議

2.1車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址分配

每一個(gè)電力控制單元的源地址，都可以用1個(gè)字節(jié)來表示，其源地址范圍在0-255之間。其中，通常源地址249、251代表系統(tǒng)診斷功能，254則代表空地址，255為全局地址。本文所闡述的控制節(jié)點(diǎn)，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址分配時(shí)以靜態(tài)分配的方式，對中央控制節(jié)點(diǎn)的源地址配置為10，左前門為30，右前門為31，左后門為32，右后門為33。

2.2車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)

本文所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，中央控制節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)控制命令與狀態(tài)信息的發(fā)送，左前門負(fù)責(zé)控制命令與狀態(tài)信息，右前門與左右后車門負(fù)責(zé)傳輸狀態(tài)信息并執(zhí)行相應(yīng)命令。左前門是車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)向其余三個(gè)車門的控制節(jié)點(diǎn)傳送控制命令，由三個(gè)車門負(fù)責(zé)執(zhí)行命令。例如，當(dāng)按動(dòng)左前門的升起車窗按鈕時(shí)，其余三個(gè)門的控制節(jié)點(diǎn)會(huì)接收到相應(yīng)的命令，并且升起車窗。

在車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)的報(bào)文格式，需要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定與要求，對標(biāo)識(shí)符加以定義。在車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的報(bào)文信息可以通過一組參數(shù)進(jìn)行編號(hào)與定義，本文所定義的報(bào)文標(biāo)識(shí)符與節(jié)點(diǎn)參數(shù)組編號(hào)如表1所示。

表1 車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通信信息的參數(shù)組編號(hào)定義

3.汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于CAN總線技術(shù)的汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，可以采用微控制器、CAN控制器與CAN收發(fā)器相結(jié)合的控制方案，選用宏晶科技生產(chǎn)的STC89C52RC的8位單片機(jī)，能夠兼容8051單片機(jī)，具備兩種機(jī)器周期形式[2]。

而CAN控制器則選擇用飛利浦公司所生產(chǎn)的SJA100CAN獨(dú)立控制器，具備更加靈活而便捷的使用性能，同時(shí)能夠滿足兩種操作模式，一種Basic CAN模式，一種Peli CAN模式。該獨(dú)立CAN控制器的模塊具體包括接口管理、收發(fā)緩沖、驗(yàn)收濾波、位流與錯(cuò)誤管理等模塊。CAN總線收發(fā)器選用82C250。

在設(shè)計(jì)車門控制系統(tǒng)的模塊電路時(shí)，主要從以下角度著手：①電源模塊電路設(shè)計(jì)選用了7805型號(hào)的穩(wěn)壓芯片，具備輸入、輸出與接地三個(gè)引腳，能夠起到電源保護(hù)的作用；②進(jìn)行時(shí)鐘與復(fù)位模塊電路設(shè)計(jì)時(shí)，選用的是11.0592M的晶振與33p電容的時(shí)鐘電路，所提供的時(shí)鐘信號(hào)極為穩(wěn)定；③進(jìn)行CAN總線節(jié)點(diǎn)通信模塊的電路設(shè)計(jì)時(shí)，將本文所選用的總線控制器的8個(gè)引腳與微控制器的對應(yīng)引腳一一相連，并通過兩個(gè)高速光電耦合器與CAN總線收發(fā)器相互連接，以確保其電氣隔離效果。

4.汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1CAN模塊軟件設(shè)計(jì)

在CAN控制器正式工作之前，需要進(jìn)行復(fù)位設(shè)置與初始化設(shè)置，進(jìn)而進(jìn)行節(jié)點(diǎn)報(bào)文的收發(fā)程序設(shè)計(jì)。首先是節(jié)點(diǎn)發(fā)送程序，主要通過構(gòu)建與目的節(jié)點(diǎn)或其他節(jié)點(diǎn)之間的通路，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)報(bào)文信息的傳輸。本文所設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)收發(fā)程序，并不具備中斷裝置，通過查詢動(dòng)作來判斷報(bào)文發(fā)送完成與否。

4.2控制模塊程序設(shè)計(jì)

以左前門為例，說明節(jié)點(diǎn)控制程序的具體內(nèi)容。左前門節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)包括門鎖、后視鏡、車窗三個(gè)部分，因而需要將其控制模塊也相應(yīng)劃分為三個(gè)部分，首先進(jìn)行節(jié)點(diǎn)復(fù)位之后的初始化設(shè)置，進(jìn)入主程序大循環(huán)，查詢是否存在CAN總線控制系統(tǒng)的控制報(bào)文，若存在則處理報(bào)文信息并執(zhí)行命令；繼而檢測開關(guān)狀態(tài)，若開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化則讀取檢測芯片中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理結(jié)束之后，判斷控制命令的子模塊來源，進(jìn)入相應(yīng)子模塊驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)車門驅(qū)動(dòng)控制[3]。

結(jié)語：

綜上所述，在汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)策略的指導(dǎo)下，遵循相關(guān)規(guī)定，可以讓汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通信協(xié)議得以實(shí)現(xiàn)；結(jié)合當(dāng)前市場，可以完成汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)工作；考慮實(shí)際需要，通過CAN模塊軟件的設(shè)計(jì)與控制模塊程序的設(shè)計(jì)能夠讓基于CAN總線技術(shù)的汽車車門驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)得以完成。此種車門控制系統(tǒng)具有優(yōu)良的性能，性價(jià)比較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡浩，閆英敏，陳永利.基于CAN總線技術(shù)的車門控制系統(tǒng)[J]. 機(jī)電工程，2012，29（11）：1280-1285.

[2]趙鵬舒，王旭東.基于CAN總線的車門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，13（1）：77-80.

[3]范鵬，唐厚君，葉子晟.基于CAN總線的車門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電氣自動(dòng)化，2012，34（2）：59-61.endprint